專利名稱：給光源供電的電路和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種給光源供電的電路和方法。
背景技術：
在顯示系統(tǒng)中，通常使用驅動電路驅動一個或多個光源來照亮顯示面板。例如，在使用發(fā)光二極管(LED)作為背光源的液晶顯示屏(LCD)顯示系統(tǒng)中，發(fā)光二極管陣列被用來照亮IXD顯示面板。一個發(fā)光二極管陣列通常包括兩個或者更多個LED串，每個LED串由一組LED燈互相串聯(lián)連接。對于每個LED串，要達到期望的光輸出量的正向壓降通常隨著LED芯片的尺寸、材料等諸多變化以及溫度的改變而改變。因此，為了產(chǎn)生具有相同亮度的光輸出量，驅動電路被用來將流經(jīng)每個LED串中的電流調節(jié)為基本恒定。圖1所示為一個傳統(tǒng)的LED驅動電路100的示意圖。所述驅動電路100包括一個 DC/DC (直流/直流)轉換器102，用于將直流輸入電壓VIN轉換為一個期望的直流輸出電壓 V0UT，以給 LED 串 108_1，108_2，. . . 108_N 供電。所述 LED 串 108_1，108_2，. . . 108_N 分別與線性LED電流平衡控制器106_1，106_2，· · · 106_N串聯(lián)。選擇電路104從電流感測電阻RSEN_1，RSEN_2，. . . RSEN_N接收監(jiān)測信號并產(chǎn)生反饋信號。所述DC/DC轉換器102基于所述反饋信號調整所述直流輸出電壓V0UT。所述線性LED電流平衡控制器中的運算放大器 110_1，110_2，· · · 110_N將來自電流感測電阻RSEN_1，RSEN_2, · · · RSEN_N的所述監(jiān)測信號分別與一個參考信號REF進行比較，并產(chǎn)生控制信號以調整晶體管Ql，Q2，... QN在線性模式下的電阻。換言之，這種傳統(tǒng)的LED驅動電路100線性地控制晶體管Ql，Q2，. . . QN以調整流過各個LED串108_1，108_2，. . . 108_n的LED電流。這種方案不適用于需要相對較大 LED電流的系統(tǒng)，因為所述晶體管Q1，Q2，. . . QN產(chǎn)生大量的熱量，系統(tǒng)因能量損耗而導致能量效率降低。圖2所示為另一個傳統(tǒng)的LED驅動電路200的示意圖。在圖2中，每個LED串分別與一個指定的DC/DC轉換器202_1，202_2，. . . 202_N連接。每個所述DC/DC轉換器202_1， 202_2，. . . 202_N分別從一個相應的電流感測電阻RSEN_1，RSEN_2, . . . RSEN_N接收反饋信號，并根據(jù)相應LED電流的需要調整各自的輸出電壓V0UT_1，V0UT_2，. . . V0UT_N。這種方案的一個缺點是，因為每個LED串都需要一個指定的DC/DC轉換器，如果系統(tǒng)存在大量的LED 串時，那么系統(tǒng)的成本會相應的增加。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種給多個發(fā)光二極管(LED)光源提供能量的驅動電路，所述驅動電路包括一個能量轉換器和多個電流平衡控制器。所述能量轉換器接收輸入電壓并給LED 光源提供調制電壓。所述電流平衡控制器與所述能量轉換器相連，分別控制多個通過LED 光源的電流。所述電流平衡控制器接收表征目標平均水平的第一參考信號和表征最大瞬時水平的第二參考信號，并調控所述電流的平均電流為所述目標平均水平，瞬時電流在所述最大瞬時水平以內。
本發(fā)明還提供了一種用來調制流經(jīng)LED光源的電流的控制器。所述控制器包括 第一參考引腳，用于接收表征目標平均水平的第一參考信號；以及第二參考引腳，用于接收表征最大瞬時水平的第二參考信號。所述控制器將所述電流的平均電流調制為目標平均水平，并將所述電流的瞬時水平調制為在所述最大瞬時水平以下。本發(fā)明還提供了一種用來調制流經(jīng)LED光源的電流的控制器。所述控制器包括 第一誤差放大器，用于接收表征所述電流的目標平均水平的第一參考信號以及所述電流監(jiān)測信號的平均值，并根據(jù)所述第一參考信號和相應監(jiān)測信號平均值之間的差值來生成一誤差信號；與所述第一誤差放大器相連的比較器，用于將所述誤差信號與一斜坡信號進行比較來生成一使能信號；以及與所述比較器相連的第二誤差放大器，經(jīng)由所述使能信號來控制啟用或者禁用，以及當被所述使能信號啟用時，用于比較所述監(jiān)測信號和表征所述電流的最大瞬時目標的第二參考信號，以生成相應的所述驅動信號來控制所述LED光源串聯(lián)的相應開關，從而將所述電流的平均電流調制為目標平均水平，并將所述電流的瞬時水平調制為在所述最大瞬時水平以下。本發(fā)明還提供了一種用于給多個LED光源供電的方法。所述方法包括給所述LED 光源施加調制電壓以生成多個分別流經(jīng)所述LED光源的電流；接收表征所述電流目標平均水平的第一參考信號；接收表征所述電流最大瞬時水平的第二參考信號；將每個所述電流的平均電流調制為所述目標平均水平，將每個所述電流的瞬時水平調制為最大瞬時水平之下。通過采用本發(fā)明所述的給多個LED光源提供能量的驅動電路以及驅動多個光源的控制器和方法，利用電流平衡控制器分別調整流經(jīng)多個LED光源的電流，從而使得流過各個LED光源的平均電流與目標電流幾乎相同，并且只需要一個能量轉換器為所述多個光源供電，減少了能量消耗，降低了系統(tǒng)成本。


以下通過對本發(fā)明的一些實施例結合其附圖的描述，可以進一步理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點圖1所示為一個傳統(tǒng)的LED驅動電路示意圖；圖2所示為另一個傳統(tǒng)的LED驅動電路示意圖；圖3所示為本發(fā)明的一個實施例的LED驅動電路的示意圖；圖4所示為本發(fā)明的一個實施例的LED驅動電路的示意圖；圖5所示為圖4所示的開關平衡控制器以及所述開關平衡控制器與相應LED串之間的連接示意圖；圖6所示為本發(fā)明的一個實施例的LED電流、電感器電流和圖5所示電流感測電阻上的電壓波形之間關系的示意圖；圖7所示為本發(fā)明的另一個實施例的LED驅動電路的示意圖；圖8所示為圖7中所示開關平衡控制器以及其與相應LED串之間連接關系的示意圖；圖9所示為本發(fā)明的一個實施例的LED電流、電感器電流和圖7所示電流感測電阻上的電壓波形之間關系的示意圖10所示為本發(fā)明的一個實施例給多個光源供電的方法的流程圖；圖11所示為本發(fā)明的一個實施例中LED光源驅動電路的示意圖；圖12A-12C為圖11中所示LED光源驅動電路相關波形的示意圖；圖13為圖11中所示的開關平衡控制器及其與相應LED光源之間連接關系的示意圖；圖14A-14B為圖13中所示電流平衡控制器的本發(fā)明一個實施例的相關波形的示意圖；圖15為圖11中所示轉換器的示意圖；圖16所示為本發(fā)明的另一個實施例中LED光源驅動電路的示意圖；圖17為圖16中所示電流平衡控制器及其與相應光源之間連接關系的示意圖；圖18為圖17中所示電流平衡控制器的本發(fā)明一個實施例的相關波形的示意圖；圖19為圖16中所示轉換器另一個實施例的示意圖；圖20所示為本發(fā)明的一個實施例中給多個LED光源供電方法的流程圖。
具體實施例方式以下將對本發(fā)明的實施例給出詳細的參考。盡管本發(fā)明通過這些實施方式進行闡述和說明，但需要注意的是本發(fā)明并不僅僅只局限于這些實施方式。相反，本發(fā)明涵蓋所附權利要求所定義的發(fā)明精神和發(fā)明范圍內的所有替代物、變體和等同物。另外，為了更好的理解本發(fā)明，在下文的具體實施方式
中給出了眾多的具體細節(jié)。 本領域技術人員將理解，沒有這些具體細節(jié)，本發(fā)明同樣可以實施。在另外一些實例中，對于大家熟知的方法、步驟、元件和電路未作詳細描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。在發(fā)明的實施例中，LED串是作為起照明作用的光源，但本發(fā)明中所述的驅動電路不僅僅局限于驅動 LED串，還可以驅動各種其它負載。本發(fā)明實施例提供了給LED光源供電的電路和方法，驅動電路通過控制與LED光源串聯(lián)的開關來調控流經(jīng)LED光源的電流。所述開關能夠根據(jù)一個驅動信號交替地斷開和閉合。所述驅動信號的占空比基于表征流經(jīng)所述LED光源的電流的監(jiān)測信號來確定。更具體地，在一個實施例中，所述驅動信號的占空比由表征所述監(jiān)測信號的平均值與第一參考值之間差值的誤差信號來確定。所述驅動信號的幅值由所述監(jiān)測信號與第二參考值之間的差值來確定。所述第一參考值決定流經(jīng)所述LED光源的目標平均電流，所述第二參考值決定流經(jīng)所述LED光源的最大瞬時電流。這樣流經(jīng)所述LED光源的平均電流被調節(jié)為與目標平均電流基本相同，且流經(jīng)每個所述LED光源的瞬時電流能被控制在最大瞬時電流以內， 從而有利于驅動電路提高能量效率，并且不需要多個專門的能量轉換器。圖3所示為本發(fā)明的一個實施例中LED驅動電路300的示意圖。所述LED驅動電路300包括一個能量轉換器(例如DC/DC轉換器30 以給多個LED串提供調制電壓。在圖3所示的實施例中有三個LED串308_1，308_2和308_3，但是所述LED驅動電路300也可以包括有其它數(shù)量的LED串。所述LED驅動電路300還包括多個與所述DC/DC轉換器 302連接的開關調節(jié)器(例如降壓開關調節(jié)器)306_1，306_2和306_3，用于分別調節(jié)所述 LED串308_1，308_2和308_3的正向壓降。所述LED驅動電路300還包括多個開關平衡控制器304_1，304_2和304_3，用于分別控制所述降壓開關調節(jié)器306_1，306_2和306_3。在所述DC/DC轉換器302與所述降壓開關調節(jié)器306_1，306_2和306_3之間連接有反饋選擇電路312，用于調節(jié)所述DC/DC轉換器302的輸出電壓。在一個實施例中，多個電流傳感器 310_1，310_2和310_3分別與所述LED串308_1，308_2和308_3相連，以提供分別表征流經(jīng)所述 LED 串 308_1，3082 和 308_3 的多個監(jiān)測信號 ISEN_1，ISEN_2 和 ISEN_3。在運行過程中，所述DC/DC轉換器302接收輸入電壓VIN，并輸出調制電壓VOUT。 在一個實施例中，每個所述開關平衡控制器304_1，304_2和304_3接收同樣的表征流經(jīng)每個LED串308_1，308_2和308_3的目標電流的參考信號REF，并接收來自相應電流傳感器的監(jiān)測信號ISEN_1，ISEN_2和ISEN_3。所述開關平衡控制器3041，304_2和304_3分別根據(jù)所述參考信號REF和相應的監(jiān)測信號產(chǎn)生脈沖調制信號(比如脈寬調制信號)PWM_1， PWM_2和PWM_3，并分別根據(jù)所述脈沖調制信號PWM_1，PWM_2和PWM_3調整降壓開關調節(jié)器 306_1，306_2 和 306_3 的電壓降。所述開關平衡控制器304_1，304_2和304_3分別控制所述降壓開關調節(jié)器306_1， 306_2和306_3，以調整降壓開關調節(jié)器306_1，306_2和306_3的電壓降。對于每個所述 LED串308_1，308_2和308_3，所述LED串的正向壓降(LED串的電壓降)產(chǎn)生流經(jīng)LED串的LED電流。所述LED串的正向壓降與所述調制電壓VOUT和相應開關調節(jié)器的電壓降之間的差值成比例。這樣，通過所述開關平衡控制器304_1，304_2和304_3分別調整降壓開關調節(jié)器306_1,306_2和306_3的電壓降，所述LED串308_1，308_2和308_3的正向壓降相應被調整。這樣，所述LED串308_1，308_2和308_3的LED電流也相應被調整。本發(fā)明的一個實施例中，所述開關平衡控制器304_1，304_2和304_3分別調整開關調節(jié)器306_1， 306_2和306_3的電壓降，使得所有的LED電流與目標電流基本相同。此處，“基本相同”表示所述LED電流可以變化但是是在一定范圍內，這樣，所述LED串能夠產(chǎn)生相對穩(wěn)定亮度的期望光照輸出量。所述開關平衡控制器304_1，304_2和304_3還能夠根據(jù)所述監(jiān)測信號ISEN_1， ISEN_2和ISEN_3和所述參考信號REF生成多個誤差信號。每個所述誤差信號表征相應LED 串產(chǎn)生與目標電流基本相同的LED電流的所需正向壓降。所述反饋選擇電路312接收所述誤差信號并確定哪一個LED串具有最大正向壓降。為了達到期望的光照輸出，每個所述 LED串308_1，308_2和308_3的相應正向壓降是不相同的。在一個實施例中，所述的“最大正向壓降”是指所述LED串308_1，308_2和308_3中能夠產(chǎn)生相對穩(wěn)定亮度的期望光照輸出量的正向壓降中最大的一個。所述反饋選擇電路312產(chǎn)生一個表征所述有最大正向壓降的LED串的LED電流的反饋信號301。因此，在一個實施例中，所述DC/DC轉換器302根據(jù)所述反饋信號301來調整所述調制電壓V0UT，以符合有最大正向壓降的LED串的能量需求。 例如，所述DC/DC轉換器302增加VOUT以增加所述有最大正向壓降的LED串的所述LED電流，或者減小VOUT以減小所述有最大正向壓降的LED串的所述LED電流。圖4所示為本發(fā)明一個實施例中普通陽極連接的LED驅動電路400。圖4將結合圖3進行描述。與圖3中的有同樣附圖標記的元件具有同樣的功能，此處將不作詳細描述。 在圖4所示的實施例中有三個LED串308_1，308_2和308_3。但所述LED驅動電路400還可以包括有其它數(shù)量的LED串。所述LED驅動電路400包括多個開關調節(jié)器(例如降壓開關調節(jié)器)，所述多個開關調節(jié)器分別基于一個參考信號REF和多個分別表征所述LED串308_1，308_2和308_3的LED電流的監(jiān)測信號ISEN_1，ISEN_2和ISEN_3來調整所述LED串308_1，308_2和308_3 的正向壓降。所述監(jiān)測信號ISEN_1，ISEN_2和ISEN_3能夠從多個電流傳感器獲得。在圖 4所示的實施例中，每個電流傳感器包括一個電流感測電阻RSEN_i(i = 1，2，3)。在一個實施例中，每個降壓開關調節(jié)器包括一個電感Li (i = 1，2，3)、一個二極管 Di (i = 1，2，3)、一個電容 Ci (i = 1,2,3)和一個開關 Si (i = 1,2,3) 0 所述電感 Li 與一個相應的LED串308」(i = 1,2,3)串聯(lián)，所述二極管Di與所述串聯(lián)連接的LED串308」和電感Li并聯(lián)。所述電容Ci與相應的LED串308」并聯(lián)。所述開關Si連接在相應的電感 Li和接地端之間。每個降壓開關調節(jié)器由脈沖調制信號例如脈寬調制(PWM)信號PWM_i(i =1,2,3)控制，所述脈沖調制信號由一個相應的開關平衡控制器304_i(i = 1,2,3)產(chǎn)生。所述LED驅動電路400為了滿足具有最大正向壓降的LED串的能量需求，還包括一個DC/DC轉換器302以提供調制電壓；以及一個反饋選擇電路312，用于提供一個反饋信號301來調節(jié)所述DC/DC轉換器302的調制電壓。在運行過程中，所述DC/DC轉換器302接收一個輸入電壓VIN，并提供一個調制電壓VOUT。所述開關平衡控制器304_i (i = 1,2,3)使用一 PWM信號PWM_i (i = 1，2，3)控制相應開關Si (i = 1,2,3)的導通狀態(tài)。在第一時間周期，所述開關Si被接通，LED電流流經(jīng)所述LED串308_i、所述電感 Li、所述開關Si以及電流感測電阻RSEN_i，最終接地。在一個實施例中，所述LED串308_i的正向壓降與所述調制電壓VOUT和一個相應開關調節(jié)器上的電壓降之間的差值成比例。在所述第一時間周期中，所述DC/DC轉換器302 給所述LED串308」提供電能，同時利用所述調制電壓VOUT給所述電感Li充電。在第二時間周期，所述開關Si被斷開，LED電流流經(jīng)所述LED串308_i、所述電感Li以及所述二極管Di。在所述第二時間周期中，所述電感Li放電以給所述LED串308」提供電能。為了控制所述開關Si的導通狀態(tài)，所述開關平衡控制器304_i生成一個相應占空比為D的PWM信號PWM_i。在一個實施例中，所述電感Li、所述二極管Di、所述電容Ci以及所述開關Si組成一個降壓開關調節(jié)器。在一個實施例中，忽略所述開關Si和電流感測電阻RSEN_i上的電壓降，所述LED串308_i的正向壓降等于VOUT乘以D。因此，通過調節(jié)所述PWM信號PWM_i的占空比，所述LED串308」的正向壓降相應被調整。在一個實施例中，所述開關平衡控制器304_i接收一個表征目標電流的參考信號 REF和一個表征流經(jīng)所述LED串308_i的LED電流的監(jiān)測信號ISEN_i (i = 1，2，3)，并基于所述參考信號REF和所述監(jiān)測信號ISEN_i產(chǎn)生一個誤差信號VEA_i(i = 1，2，3)，來相應調整所述PWM信號PWM_i的占空比，以使所述LED電流與目標電流基本保持相同。更進一步， 在一個實施例中，所述開關平衡控制器304_i通過比較所述開關Si導通時的所述監(jiān)測信號 ISEN_i的平均值和所述參考信號REF來生成所述誤差信號VEA_i。所述誤差信號VEA_i能夠表征當LED電流與目標電流基本相同時相應LED串308」所需的正向壓降量。在一個實施例中，越大的誤差信號VEA_i表示相應的LED串308」需要越大的正向壓降。圖4中的所述開關平衡控制器304_i將在圖5中詳細論述。在一個實施例中，所述反饋選擇電路312從所述開關平衡控制器304_i(i = 1,2, 3)分別接收所述誤差信號VEA_i，并確定當所有的LED電流都基本相同時哪一個LED串具有最大的正向壓降。所述反饋選擇電路312還能從所述電流感測電阻RSEN_i接收所述監(jiān)測信號ISEN_i。所述反饋選擇電路312根據(jù)所述誤差信號VEA_i和/或所述監(jiān)測信號ISEN_i產(chǎn)生一個表征所述有最大正向壓降LED串的LED電流的反饋信號301。所述DC/DC轉換器302 根據(jù)所述反饋信號301調整所述調制電壓VOUT以滿足所述有最大正向壓降的LED串的能量需求。在一個實施例中，只要VOUT能夠滿足有最大正向壓降的LED串的能量需求，那么 VOUT就能滿足其它LED串的能量需求。這樣，所有的LED串就能夠被供應足夠的能量以產(chǎn)生相對穩(wěn)定亮度的期望光照輸出量。圖5所示為圖4中的所述開關平衡控制器304_i及其與相應LED串308_i之間連接。圖5將結合圖4進行描述。在圖5所示的實施例中，所述開關平衡控制器304_i包括一個積分器，用于生成所述誤差信號VEA_i，以及包括一個比較器502，用于比較所述誤差信號VEA_i和一個斜坡信號RMP以產(chǎn)生所述PWM信號PWM_i。在一個實施例中，所述積分器由一個與所述電流感測電阻RSEN_i相連的電阻器508、一個誤差放大器510和一個電容器506組成，所述電容器506 一端連接到所述誤差放大器510和所述比較器502之間，另一端連接到所述電阻器508。所述誤差放大器510接收兩個輸入信號。第一個輸入信號是所述參考信號REF與所述PWM信號PWM_i通過乘法器512的乘積。第二個輸入信號是一個表征在所述開關Si打開狀態(tài)下來自所述電流感測電阻RSEN_i的所述監(jiān)測信號ISEN_i的平均值的信號ISENavg_ i。所述誤差放大器510的輸出值是誤差信號VEA_i。比較器502將所述誤差信號VEA_i與所述斜坡信號RMP進行比較，以產(chǎn)生所述PWM 信號PWM_i，并調整所述PWM信號PWM_i的占空比。所述PWM信號PWM_i通過一緩沖器504， 并用來在相應的降壓開關調制器中控制所述開關Si的導通狀態(tài)。在一個實施例中，在第一時間周期中，當所述誤差信號VEA_i比所述斜坡信號RMP高時，所述PWM信號PWM_i被設置為邏輯高，所述開關Si閉合。在一個實施例中，在第二時間周期中，當所述誤差信號VEA_i 比所述斜坡信號RMP低，所述PWM信號PWM_i被設置為邏輯低，所述開關Si斷開。于是，通過比較所述誤差信號VEA_i與所述斜坡信號RMP，所述PWM信號PWM_i的占空比相應被調整。在一個實施例中，當所述誤差信號VEA_i的水平上升，所述PWM信號 PWM_i的占空比增加，當所述誤差信號VEA_i的水平下降，所述PWM信號PWM_i的占空比減少。同時，所述LED串的正向壓降根據(jù)所述PWM信號PWM_i而被調整。在一個實施例中，具有較大的占空比的PWM信號會導致所述LED串308」具有較大的正向壓降，具有較小的占空比的PWM信號會導致所述LED串308」具有較小的正向壓降。在一個實施例中，圖4所示的反饋選擇電路312接收VEA_1，VEA_2和VEA_3，并且通過比較VEA_1，VEA_2和VEA_3確定哪個LED串具有最大的正向壓降。例如，如果VEA_1 < VEA_2 < VEA_3，那么反饋選擇電路312確定LED串308_3具有最大的正向壓降，并且產(chǎn)生一個表征LED串308_3的LED電流的反饋信號301。圖4所示的DC/DC轉換器302接收所述反饋信號301并相應地調整所述調制電壓VOUT以滿足所述LED串308_3的能量需求。 只要VOUT能滿足所述LED串308_3的能量需求，它也就能滿足所述LED串308_1和LED串 308_2的能量需求，于是，所有的LED串308_1、308_2和308_3都能被供應足夠的能量以產(chǎn)生相對穩(wěn)定亮度的期望光照輸出量。圖6所示為本發(fā)明的一個實施例的LED串308」的LED電流604、電感Li的電感器電流602和電流感測電阻」上的電壓波形606之間關系的示意圖。圖6結合圖4和圖5進行說明。在所述開關Si閉合的時間周期內，所述DC/DC轉換器302給所述LED串308_i提供電能，并且通過所述調制電壓Vott給所述電感Li充電。當所述開關Si被PWM_i閉合，所述電感器電流602流經(jīng)所述開關Si和電流感測電阻」最終接地。當所述開關Si閉合時，所述電感器電流602增加，同時電流感測電阻」上的電壓波形606也增加。在所述開關Si斷開的時間周期內，所述電感Li放電，并給所述LED串308」充電。 當所述開關Si被PWM_i斷開，所述電感器電流602流經(jīng)所述電感Li、所述二極管Di和所述LED串308_i。當所述開關Si斷開時，所述電感器電流602減少，電流感測電阻」上的電壓波形606減小至零。在一個實施例中，與所述LED串308」連接的電容Ci對所述電感器電流602進行濾波以生成基本穩(wěn)定的LED電流604，所述LED電流604的水平是所述電感器電流602的平均水平。因此，所述LED串308」的所述LED電流604能夠向著目標電流進行調整。在一個實施例中，當所述開關閉合的時候，電流感測電阻i上的平均電壓等于所述參考信號 REF的電壓。圖7所示為本發(fā)明的另一個實施例的普通陰極連接的LED驅動電路700的示意圖。與圖4中相同附圖標記對應的元件功能相同，此處將不作詳細描述。在圖7所示的實施例中，有三個LED串308_1、308_2和308_3。但所述LED驅動電路700也可以包括其它數(shù)量的LED串。 與圖4中所示的LED驅動電路相似，所述LED驅動電路700基于一個參考信號REF 和多個分別表征所述LED串308_1、308_2和308_3的LED電流的監(jiān)測信號ISEN_1，ISEN_2 和ISEN_3，利用多個開關調制器(例如降壓開關調制器)調整所述LED串308_1、308_2和 308_3的正向壓降。所述監(jiān)測信號ISEN_1，ISEN_2和ISEN_3能夠從多個電流傳感器獲得。 在圖7所示的實施例中，每個電流傳感器包括一個電流感測電阻！^,」“ =1，2，3)，一個差動放大器702_i(i = 1,2,3)和一個電阻706_i(i = 1,2,3) 0所述電流感測電阻」與相應的LED串308」串聯(lián)。所述差動放大器702」連接在所述電流感測電阻」和一個開關平衡控制器704_i之間。電阻706_i連接在所述差動放大器702_i和接地端之間。在一個實施例中，每個降壓開關調制器包括一個電感Li (i = 1，2，3)，一個二極管 Di (i = 1，2，3)，一個電容 Ci (i = 1,2,3)和一個開關 Si (i = 1,2,3) 0 所述二極管 Di 與串聯(lián)連接的所述LED串和所述電感Li并聯(lián)。所述電容Ci與相應的LED串308」并聯(lián)。所述開關Si連接在DC/DC轉換器302和所述電感Li之間。每個降壓開關調制器被一個脈沖調制信號所控制，所述脈沖調制信號例如脈寬調制信號(PWM)由一個相應的開關平衡控制器 704」(i = 1,2,3)生成。所述LED驅動電路700還包括一個DC/DC轉換器302以提供調制電壓，和一個反饋選擇電路312以提供一個反饋信號301來調整所述DC/DC轉換器的調制電壓，使得能夠滿足有最大正向壓降的LED串的能量需求。在所述開關Si閉合的第一時間周期內，LED電流流經(jīng)LED串308」后接地。在一個實施例中，所述LED串308_i的正向壓降與所述調制電壓Vqut和相應開關調節(jié)器的電壓降
12之間的差值成比例。在所述第一時間周期，DC/DC轉換器302給LED串308」提供電能，同時利用所述調制電壓Vot給所述電感Li充電。在第二時間周期，所述開關Si被斷開，LED 電流流經(jīng)所述電感Li、所述LED串308」以及所述二極管Di。在所述第二時間周期中，所述電感Li放電以給所述LED串308」提供電能。圖8所示為圖7中的所述開關平衡控制器704_i(i = 1,2,3)及其與相應LED串 308」之間的連接。圖8與圖5相似，不同之處在于圖7中所示的LED驅動電路700為普通的陰極連接，所述差分放大器702」監(jiān)測所述電流感測電阻」上的電壓降。通過所述電阻706」來獲得一個表征所述LED串308」的LED電流的監(jiān)測信號。在一個實施例中， 電阻706」與電流感測電阻」有同樣的阻值。圖9所示為所述LED串308」的LED電流904，電感Li上的感應器電流902，及 Rsen^與所述開關Si之間節(jié)點814上的電壓波形906之間的關系。圖9結合圖7和圖8進行描述。在所述開關Si閉合的時間周期內，所述DC/DC轉換器302給所述LED串308_i提供電能，并且通過所述調制電壓Vott給所述電感Li充電。當所述開關Si被PWM_i閉合，所述電感器電流902流經(jīng)所述LED串308」最終接地。當所述開關Si閉合時，所述電感器電流902增加，同時節(jié)點814上的電壓波形906也增加。在所述開關Si斷開的時間周期內，所述電感Li放電，并給所述LED串308」充電。 當所述開關Si被PWM_i斷開，所述電感器電流902流經(jīng)所述電感Li、所述LED串308」和所述二極管Di。當所述開關Si斷開時，所述電感器電流902減少，因為沒有電流流經(jīng)所述電流感測電阻i，節(jié)點814上的電壓波形906上升至VOTT。在一個實施例中，所述電容Ci與所述LED串308」并聯(lián)，用于對感應器電流902 濾波，以生成基本恒定的LED電流904，其中LED電流904的水平是所述感應器電流902的平均水平。因此，所述LED串308」的LED電流904能夠以目標電流的幅度進行調整。在一個實施例中，當開關Si閉合時，節(jié)點814的平均電壓等于Vot與參考信號REF的電壓的差值。圖10所示為本發(fā)明的一個實施例給多個LED光源供電的方法的流程圖1000。盡管圖10列舉出了具體的步驟，所述步驟只是示例性的。本發(fā)明也適用于圖10中所列步驟的其它各種變形實施步驟。圖10將結合圖3和圖4進行描述。在步驟1002中，能量轉換器例如DC/DC轉換器302將輸入電壓轉換為調制電壓。在步驟1004中，將所述調制電壓應用于所述多個LED光源(例如所述LED串 308_1，308_2和308J3)，以產(chǎn)生分別流經(jīng)所述LED光源的多個LED光源電流。在步驟1006中，多個相應開關調節(jié)器(例如多個降壓開關調節(jié)器306_1，306_2和 306_3)分別調整所述多個LED光源的多個相應正向壓降。在步驟1008中，多個脈沖調制信號(例如P麗信號PWM_1，PWM_1，PWM_3)分別控制所述多個開關調節(jié)器。在一個實施例中，開關Si由脈沖調制信號控制，于是在所述開關 Si閉合的第一時間周期內，相應的LED光源由所述調制電壓提供電能，相應的電感Li被所述調制電壓充電。在所述開關Si斷開的第二時間周期內，所述電感Li放電，所述光源由所述電感Li提供電能。
在步驟1010中，基于一個參考信號REF和一個相應監(jiān)測信號ISEN_i來調整相應的脈沖調制信號PWM_i的占空比。在一個實施例中，所述監(jiān)測信號ISEN_i由電流傳感器 310_i生成，所述監(jiān)測信號ISEN_i表征流經(jīng)相應LED光源的LED光源電流。圖11所示為本發(fā)明的一個實施例中LED驅動電路1100的示意圖。所述LED驅動電路1100包括一個能量轉換器1102，所述能量轉換器1102接收輸入電壓并輸出調制電壓 VOUT給多個LED串。所述轉換器1102可以是，但不限于，DC/DC轉換器或者AC/DC轉換器。 在圖11所示的實施例中有三個LED串308_1，308_2和308_3作為例舉，但所述LED驅動電路1100可以包括有其它數(shù)量的LED串。所述LED驅動電路1100還包括多個開關Si，S2和 S3 (例如金屬氧化物半導體場效應晶體管)與所述LED串308_1，308_2和308_3分別連接。此外，所述LED驅動電路1100包括多個與所述能量轉換器1102相連接的電流平衡控制器1104_1，1104_2和1104_3。所述電流平衡控制器1104_1，1104_2和1104_3能夠在一個預定的范圍內(例如低于一個預設的電流水平)分別調整流經(jīng)所述LED串308_1， 308_2和308_3的所述電流，并且通過控制所述開關Si，S2和S3來平衡所述LED串308_1， 308_2和308_3的電流。更進一步，所述電流平衡控制器1104_1，1104_2和1104_3接收表征目標平均水平的第一參考信號REFl和表征最大瞬時水平的第二參考信號REF2，并且將每個相應LED串上的平均電流調制為所述目標平均水平，將每個相應LED串上的瞬時電流水平調制為所述最大瞬時水平以內。反饋選擇電路1112連接在所述轉換器1102和所述電流平衡控制器1104_1， 1104_2和1104_3之間，以基于流經(jīng)所述LED串308_1，308_2和308_3的所述電流調整所述轉換器1102的輸出電壓。多個電流傳感器(例如電阻」，Rseo,和3)與所述開關Si，S2和S3分別相連，以提供多個分別表征流經(jīng)所述LED串308_1，308_2和308_3的所述電流的監(jiān)測信號 ISEN_1,ISEN_2和ISEN_3。在一個實施例中，所述監(jiān)測信號ISEN_1，ISEN_2和ISEN_3還分別表征相應LED串的正向壓降。更具體的，相應的通過所述LED串308_i (例如i = 1,2,3) 的正向壓降V3tl8 i可以由下式計算得出V308 i = V0UT-VSi-VISEN i, (3)其中Vsi是通過所述開關Si的正向壓降，Visenj是所述監(jiān)測信號Visen」的電壓。所述電流平衡控制器1104_1，1104_2和1104_3生成多個驅動信號DRV_1，DRV_2 和DRV_3 (例如脈沖信號)，以分別控制與所述LED串308_1，308_2和308_3串聯(lián)的所述開關Si，S2和S3。所述驅動信號DRV_i (例如i = 1，2，3)的占空比基于一個相應的監(jiān)測信號ISEN_i和所述第一參考信號REFl而被確定。更具體地，在一個實施例中，所述驅動信號 DRV_i的占空比根據(jù)相應的所述監(jiān)測信號ISEN_i的平均值和所述第一參考信號REFl的差值而確定?？晒┻x擇的，所述驅動信號DRV_i的占空比根據(jù)相應的所述監(jiān)測信號ISEN_i和所述第一參考信號REFl差值的平均值而確定。所述驅動信號DRV_i的幅值根據(jù)相應的所述監(jiān)測信號ISEN_i和所述第二參考信號REF2差值而確定。在操作過程中，所述電流平衡控制器1104_i接收表征目標平均電流Ikefi的所述第一參考信號REFl，并接收來自所述電流傳感器」的相應監(jiān)測信號ISEN_i。所述電流平衡控制器1104_i基于所述第一參考信號REFl和所述監(jiān)測信號ISEN_i生成誤差信號VEAC_i。 更具體地，在一個實施例中，所述電流平衡控制器1104_i生成表征所述參考信號REFl和所
14述監(jiān)測信號ISEN_i平均值的差值的所述誤差信號VEAC_i?？晒┻x擇的，所述電流平衡控制器1104_i生成表征所述參考信號REFl和所述監(jiān)測信號ISEN_i差值的平均值的所述誤差信號VEAC_i。在一個實施例中，所述誤差信號VEAC_i還表征相應LED串308」產(chǎn)生的LED 電流的平均水平與目標平均電流Ikei基本相同的所需正向壓降的量。所述電流平衡控制器1104_i根據(jù)所述誤差信號VEAC_i生成相應的驅動信號DRV_ i，以調整流經(jīng)所述LED串308」的電流。所述驅動信號DRV_i可以是脈沖調制信號，例如脈寬調制信號。于是，所述開關Si能夠交替地打開或關閉，流經(jīng)所述LED串308」的電流能夠不連續(xù)。流經(jīng)所述LED串308」的電流被控制為其平均水平Iavc；基本等于所述目標電流Ikefi。在一個實施例中，所述誤差信號VEAC_i與所述參考信號REFl和所述監(jiān)測信號 ISEN_i平均值的差值成比例，并且所述驅動信號DRV_i的占空比D與所述誤差信號VEAC_i 成比例。因此，如果所述監(jiān)測信號ISEN_i比所述參考信號REFl小，并且使得所述誤差信號 VEAC_i的水平如此之高，以致所述占空比D等于100%，那么所述開關就能一直保持導通， 流經(jīng)所述LED串308」的電流保持連續(xù)。而且，所述電流平衡控制器1104_i接收表征流經(jīng)所述LED串308_i的最大瞬時電流Imax的第二參考信號REF2。所述電流平衡控制器1104_i將流經(jīng)所述LED串308」的瞬時電流Itean控制在最大瞬時電流Imax以內，可以防止所述LED串處在過流的情形。圖12A-圖12C所示為所述轉換器1100的波形。圖12A為流經(jīng)所述LED串308_1 瞬時電流ΙΤΕΑΝ—ρ圖12B為流經(jīng)所述LED串308_2瞬時電流Itean 2。圖12C為流經(jīng)所述LED 串308_3瞬時電流Itean 3O如果用于表征所述參考信號REFl和所述監(jiān)測信號ISEm平均值的差值的所述誤差信號VEAC_1足夠大，所述驅動信號DRV_1的占空比等于100%，則流經(jīng)所述LED串308_1 的瞬時電流Iteanj是連續(xù)的。這樣流經(jīng)所述LED串308_1的瞬時電流等于流經(jīng)所述LED串 308_1的平均電流。對于所述LED串308_2，假設所述誤差信號VEAC_2比所述誤差信號 VEAC_1小，并且所述監(jiān)測信號ISEN_2的占空比比所述監(jiān)測信號ISEN_1的占空比小。在所述電流平衡控制器1104_2的調制下，流經(jīng)所述LED串308_2的瞬時電流Itkan 2是不連續(xù)的， 并且比所述目標平均電流Ikefi大。對于所述LED串308_3，假設所述誤差信號VEAC_3是所述誤差信號VEAC_1，VEAC_2和VEAC_3中最小的一個。那么所述監(jiān)測信號ISEN_3的占空比也是所述監(jiān)測信號ISEN_1，ISEN_2，ISEN_3中最小的一個。在所述電流平衡控制器1104_3 的調制下，流經(jīng)所述LED串3083的瞬時電流Itean 3是所述瞬時電流Itean 3，Itean 3和ΙΤΚΑΝ—3最大的，但仍然小于所述最大瞬時電流Imx。因此，在所述電流平衡控制器1104_1，1104_2和 1104_3的調制下，流經(jīng)所述LED串308_1，308_2和308_3的平均電流基本與所述目標平均電流Ikefi相同。所述電流平衡控制器1104_i的調制將在圖13中進一步討論?；氐綀D11，在一個實施例中，所述反饋選擇電路1112接收所述誤差信號VEAC_1， VEAC_2和VEAC_3，并且確定哪個LED串具有最大正向壓降?？商鎿Q的，所述反饋選擇電路 1112根據(jù)來自所述電流傳感器」的所述監(jiān)測信號ISEN_i確定哪個LED串具有最大正向壓降。在一個實施例中，所述“最大正向壓降”是指LED串308_1，308_2，和308_3中最大正向壓降。在一個實施例中，所述反饋選擇電路1112生成表征所述具有最大正向壓降的LED 串的電流的反饋信號1101。因此，所述轉換器1102根據(jù)所述反饋信號1101調整所述調制電壓V0UT，以滿足具有最大正向壓降的LED串的能量需求。相應地，具有更小的正向壓降的
1LED串的能量需求也能被滿足。圖13所示為圖11中的所述電流平衡控制器1104_i的結構及其與相應LED串308_ i的連接關系。在一個實施例中，所述電流平衡控制器1104_i包括接收所述表征目標平均水平Ikefi的第一參考信號REFl的第一參考引腳，包括接收所述表征最大瞬時水平Imax的第二參考信號REF2的第二參考引腳。所述電流平衡控制器1104_i將流經(jīng)所述LED串308」 的電流的平均值調制到所述目標平均水平Ikefi，將流經(jīng)所述LED串308」的電流的瞬時水平限制在所述最大瞬時水平Imax以內。所述電流平衡控制器1104」進一步包括傳感器引腳以接收表征流經(jīng)所述LED串308_i的監(jiān)測信號ISEN_i。所述電流平衡控制器1104_i將所述監(jiān)測信號ISEN_i的平均值與所述第一參考信號REFl進行比較，將所述監(jiān)測信號ISEN_ i與所述第二參考信號REF2進行比較。結果，流經(jīng)所述LED串308」的電流的占空比由所述第一參考信號REFl確定，流經(jīng)所述LED串308」的電流的幅值由所述第二參考信號REF2 確定。在圖13所示的實施例中，所述電流平衡控制器1104_i包括一個積分器以生成所述誤差信號VEAC_i，一個比較器1302以將所述誤差信號VEAC_i與斜坡信號RMP進行比較來生成使能信號C0MP_i，一個誤差放大器1314以生成驅動信號DRV_i來驅動所述開關Si。 所述積分器包括一個與電流感測電阻連接的電阻1308，一個誤差放大器1310，以及一個電容1306。所述電容1306 —端連接于所述誤差放大器1310和所述比較器1302之間，另一端與所述電阻1308連接。所述誤差放大器1310接收所述參考信號REFl和所述監(jiān)測信號ISEN_i的平均值，并基于所述參考信號REFl與所述監(jiān)測信號ISEN_i平均值的差值生成所述誤差信號VEAC_i。所述比較器1302將所述誤差信號VEAC_i與所述斜坡信號RMP進行比較來生成所述使能信號C0MP_i。在圖13所示的實施例中，如果所述斜坡信號的峰值水平低于所述誤差信號VEAC_i，所述信號C0MP_i保持恒定的水平。否則，所述信號C0MP_i將會包括多個脈沖。所述信號C0MP_i被用來啟用和禁用所述誤差放大器1314。舉例來說，在一個實施例中，當所述誤差信號VEAC_i比所述斜坡信號RMP大，所述信號C0MP_i具有邏輯高電平來啟用所述誤差放大器1314。在另一個實施例中，當所述誤差信號VEAC_i比所述斜坡信號RMP 小，所述信號C0MP_i具有邏輯低電平來禁用所述誤差放大器1314。當所述誤差放大器1314被所述信號C0MP_i啟用后，所述誤差放大器1314根據(jù)比較所述監(jiān)測信號ISEN_i與所述第二參考信號REF2來生成一個相應的驅動信號DRV_i。更具體地，如果所述誤差放大器1314被禁用，所述信號DRV_i斷開所述開關Si，沒有電流流經(jīng)所述LED串308_i。如果所述誤差放大器1314被啟用，所述信號DRV_i由所述參考信號 REF2和所述監(jiān)測信號ISEN_i之間的差值控制。換言之，所述信號DRV_i的占空比由所述信號C0MP_i來確定，例如通過所述誤差信號VEAC_i與所述斜坡信號RMP進行比較。所述信號DRV_i的幅值由所述參考信號REF2和所述監(jiān)測信號ISEN_i的差值確定。在一個實施例中，如果所述信號DRV_i的幅值比較高，相應的開關Si在打開時被充分打開。如果所述信號DRV_i的幅值比較低，相應的開關Si在打開時被線性地控制。結果，所述誤差放大器 1314控制流經(jīng)所述LED串308」的平均電流基本等于所述目標平均電流IAve，流經(jīng)所述LED 串308」的所述瞬時電流Itkan低于所述最大瞬時電流Imx。例如，當流經(jīng)所述LED串308」 的所述瞬時電流Itkan增加，所述信號DRV_i的幅值減小，于是流經(jīng)所述LED串308」的所述瞬時電流Itean又減小了。因此，表征所述監(jiān)測信號ISEN_i的平均值與所述參考信號REFl 之間差值的所述誤差信號犯々(」增加了。相應地，表征所述驅動信號DRV_i的占空比的信號C0MP_i增加。于是，通過減少所述信號DRV_i的幅值和增加所述信號DRV_i的占空比， 所述LED串308」的平均電流保持基本等于目標平均電流IAve，并且所述LED串308」的瞬時電流不超過所述最大瞬時電流IMX。有利的是，所述開關的能量消耗被減少了。這樣，由于開關導致的熱問題被避免或者減少了，并且所述LED串的能量效率提高了。更具體的，與所述LED串串聯(lián)的開關有連續(xù)的電流通過時，所述相應驅動信號DRV_i的幅值比較高，所述開關能夠被充分地打開，因此，所述開關具有小的能量損耗。與LED串連接的開關具有不連續(xù)的電流時，流經(jīng)開關的瞬時電流增加，開關的導通時間和開關的正向壓降減少，這樣，與所述LED串連接的具有不連續(xù)電流的開關的能量消耗也將減少。圖14A-14B所示為與所述電路1300的相關的波形1400。圖14A-14B將結合圖13 進行描述。圖14A所示為所述誤差信號VEAC_i、所述斜坡信號RMP、所述驅動信號DRV_i、所述參考信號REFl和REF2以及所述監(jiān)測信號ISEN_i的波形。所述監(jiān)測信號ISEN_i的瞬時水平低于所述參考信號REF2，并且所述監(jiān)測信號ISEN_i的平均水平基本等于所述參考信號 REFl。圖14B所示為所述誤差信號VEAC_i，、所述斜坡信號RMP，、所述驅動信號DRV_i，、 所述參考信號REFl和REF2以及所述監(jiān)測信號ISEN_i，的波形。在圖14B所示的實施例中， 所述監(jiān)測信號ISEN_i’比圖14A中的所述監(jiān)測信號ISEN_i大。因此，所述驅動信號DRV_i’ 的幅值比所述驅動信號DRV_i小。而且，所述誤差信號VEAC_i’相應比所述誤差信號VEAC_ i小，所述驅動信號DRV_i’的占空比比所述驅動信號DRV_i小。所述監(jiān)測信號ISEN_i’的瞬時水平低于所述參考信號REF2，并且所述監(jiān)測信號ISEN_i’的平均水平基本等于所述參考信號REFl。圖15所示為圖11中轉換器1102的結構的一個實施例。在圖15所示的實施例中，所述轉換器為DC/DC轉換器，包括電感1502、電容1506、二極管1504、控制所述輸出電壓 VOUT的電源開關1508、生成控制所述電源開關1508的控制信號1522的控制器1530、以及檢測流經(jīng)所述電源開關1508的電流的傳感器1510。所述電源開關1508可以是但不局限于金屬氧化物半導體場效應晶體管。在一個實施例中，所述傳感器1510是一個電阻。在另一個實施例中，所述控制信號1522是一個脈寬調制信號(PWM)。在運行過程中，當所述電源開關1508導通，流經(jīng)所述電感1502、所述電源開關 1508和所述電阻1510的電流給所述電感1502充電。當所述電源開關1508被斷開，流經(jīng)所述電感1502和所述二極管1504的電流給所述電容1506充電。這樣，所述輸出電壓VOUT 被調制。所述控制器1530包括一個振蕩器1532、一個累加器1534、一個比較器1536和一個緩沖器1538。在運行過程中，所述累加器1534將來自所述傳感器1510的傳感器信號累加到來自所述振蕩器1532的斜坡信號中，用于輸出一個累加信號1540。所述比較器1536 將所述累加信號1540與表征所述有最大正向壓降降的LED串電流的所述反饋信號1101進行比較。所述比較器1536的輸出通過所述緩沖器1538提供給所述電源開關1508。這樣， 所述驅動信號1522可以調制所述輸出電壓VOUT以滿足所述LED串308_1，308_2和308_3的能量需求。圖16所示為本發(fā)明的一個實施例中LED驅動電路1600的示意圖。與圖11中相同附圖標記的元件具有同樣的功能。所述電流平衡控制器1104_i’還接收相應的調光信號 DIM_i。所述調光信號DIM_i可以是脈寬調制信號。所述LED串308_i的亮度可以被所述參考信號REFl和REF2以及所述調光信號DIM_i所控制。更進一步，當所述調光信號DIM_ i被設置為第一水平，例如邏輯高，所述電流平衡控制器1104_i’被啟用，并且，所述驅動信號DRV_i根據(jù)所述參考信號REFl和REF2，經(jīng)由所述開關Si調制流經(jīng)所述LED串308」的電流。當所述調光信號DIM_i被設置為第二水平，例如邏輯低，所述電流平衡控制器1104_ i’被禁用，于是所述開關Si被斷開，沒有電流流經(jīng)所述LED串308_i。在一個實施例中，所述調光信號DIM_i的頻率比所述開關Si的開關頻率低。此外，所述電路1600可以將所述驅動信號DRV_i與所述調光信號DIM_i同步。例如，當所述調光信號DIM_i包含上升沿以啟用相應的電流平衡控制器1104_i’時，所述驅動信號DRV_i也包括有所述上升沿以閉合相應開關Si ；當所述調光信號DIM_i包含下降沿以禁用相應的電流平衡控制器1104_i’時，所述驅動信號DRV_i也包括有所述下降沿以斷開相應開關Si。另外，在一個實施例中，所述調光信號DIM_i控制所述轉換器1102’的運行。如果任何所述調光信號DIM_1-DIM_3處于第一水平，那么所述轉換器1102’根據(jù)所述反饋信號 1101調制所述輸出電壓V0UT。如果所有的所述調光信號DIM_i都處于第二水平，那么所述轉換器1102’保持所述輸出電壓V0UT，且不根據(jù)所述反饋信號1101調制所述輸出電壓 VOUTo圖17所示為圖16中所述電流平衡控制器1104_i，結構及其與相應LED串308_i 之間的連接。圖17將結合圖13和圖16進行描述。在圖17所示的實施例中，所述電流平衡控制器1104_i’還包括一個調光控制引腳以接收所述調光信號DIM_i。如果所述調光信號DIM_i處于第一水平，流經(jīng)所述LED串308」的電流由所述第一參考信號REFl和所述第二參考信號REF2確定，如果所述調光信號DIM_i處于第二水平，流經(jīng)所述LED串308」的電流將被切斷。更具體地，所述調光信號DIM_i啟用或者禁用所述誤差放大器1310和所述比較器1302。如果所述調光信號DIM_i處于第二水平，所述誤差放大器1310和所述比較器 1302被禁用，沒有電流流經(jīng)所述LED串308_i。如果所述調光信號DIM_i處于第一水平，所述誤差放大器1310和所述比較器1302被啟用。也就是說，所述誤差放大器1310將所述參考信號REFl與所述監(jiān)測信號ISEN_i的平均值進行比較，所述比較器1302將所述斜坡信號 RMP與所述誤差信號VEAC_i進行比較，并且所述驅動信號DRV_i通過所述開關Si調制流經(jīng)所述LED串308」的電流。此外，所述調光信號DIM_i可以控制所述斜坡信號以使所述驅動信號DRV_i與所述調光信號DIM_i同步。所述同步過程將在圖18中進一步描述。圖18所示為所述電路1700的波形1800。圖18將結合圖17進行描述。在圖18 所示的實施例中，所述調光信號DIM_i是一個脈沖信號。一旦所述調光信號DIM_i從第二狀態(tài)轉變?yōu)榈谝粻顟B(tài)，例如從邏輯低電平轉變?yōu)檫壿嫺唠娖?，所述斜坡信號RMP開始增加。 當所述調光信號DIM_i處于第一水平，所述電流平衡控制器1104_i’可以根據(jù)所述驅動信號DRV_i交替轉換開關Si的開或者關的狀態(tài)。所述監(jiān)測信號ISEN_i表征流過所述LED串 308_i的電流。所述誤差信號VEAC_i表征所述參考信號REFl減去所述監(jiān)測信號ISEN_i平均值的結果。所述監(jiān)測信號ISEN_i的瞬時水平低于所述參考信號REF2，并且，當所述調光信號DIM_i處于邏輯高電平的時間周期時，所述監(jiān)測信號ISEN_i的平均水平基本等于所述參考信號REFl。此外，一旦所述調光信號DIM_i從所述第一水平轉換到第二水平，例如，從邏輯高電平轉換為邏輯低電平，所述斜坡信號RMP下降到谷底水平。相應的，所述驅動信號DRV_ i關閉所述開關Si，沒有電流流經(jīng)所述LED串308_i。所述電路1700能夠將所述斜坡信號 RMP與所述調光信號DIM_i同步，這樣也就將所述驅動信號DRV_i與所述調光信號DIM_i同
止
少ο圖19所示為圖16中所示的轉換器1102’的結構。與電路1100中的轉換器1102 相比，電路1600中的所述轉換器1102，還包括一個或門1942和一個與門1946。所述或門 1942接收所述調光信號DIM_1-DIM_3。在一個實施例中，經(jīng)由所述或門1942和所述與門 1946，當任何一個所述調光信號DIM_i處于第一水平時，所述轉換器1102’根據(jù)所述反饋信號1101調制所述輸出電壓V0UT，并且當所有的所述調光信號DIM_1-DIM_3處于第二水平時，禁用所述控制器1530’，維持所述輸出電壓V0UT。圖20所示為本發(fā)明的一個實施例中給多個LED光源供電方法的流程圖2000。盡管圖20中描述了具體的步驟，但所述步驟只是示例性質的，本發(fā)明也適用于其它步驟或者圖20中所述步驟的變形實施例。圖20將結合圖16進行描述。在步驟2002中，一個輸入電壓VIN經(jīng)由一個能量轉換器例如DC/DC轉換器1102， 被轉換成一個調制電壓V0UT。并且所述調制電壓VOUT被應用于多個LED光源例如LED串 308_1，308_2，和308_3，以產(chǎn)生多個分別流經(jīng)所述LED光源的電流。在一個實施例中，所述誤差信號VEAC_i由所述監(jiān)測信號ISEN_i的平均值和所述第一參考信號REFl的差值確定。在一個實施例中，根據(jù)所述誤差信號來判斷確定哪個LED 串具有最大正向壓降，其中所述能量轉換器能夠將所述調制電壓VOUT調整為滿足具有最大正向壓降的所述LED光源的能量需求。可替換地，根據(jù)所述監(jiān)測信號ISEN_i來確定哪個 LED串具有最大正向壓降，其中能量轉換器能夠將所述調制電壓VOUT調整為滿足具有最大正向壓降的所述LED光源的能量需求。在一個實施例中，所述“最大正向壓降”是指LED串 308_1，308_2，和308_3中最大正向壓降。在步驟2004中，接收表征所述電流的目標平均水平的第一參考信號REFl。在步驟2006中，接收表征所述電流的最大瞬時水平的第二參考信號REF2。在步驟2008中，流經(jīng)所述LED光源的每一電流的平均電流被調制為目標平均水平，流經(jīng)所述LED光源的每一電流的瞬時水平被調制為在最大瞬時水平之下。更進一步，多個脈沖信號DRV_i被生成以分別調制流經(jīng)所述LED串308-1，308_2和308_3的電流。所述脈沖信號DRV_i的占空比根據(jù)所述第一參考信號REFl來決定。所述脈沖信號DRV_i的幅值根據(jù)所述第二參考信號REF2來決定。更具體的，所述脈沖信號DRV_i的占空比是通過比較誤差信號VEAC_i和斜坡信號RMP來確定。在一個實施例中，所述誤差信號VEAC_i由所述監(jiān)測信號ISEN_i的平均值和所述第一參考信號REFl的差值確定。所述脈沖信號DRV_i 的幅值根據(jù)所述第二參考信號REF2和所述監(jiān)測信號ISEN_i的差值確定。在一個實施例中，所述LED串308」的亮度進一步被一個調光信號DIM_i所控制， 所述LED串的亮度由LED串的電流決定。例如，當所述調光信號DIM_i被設置為第一水平
19例如邏輯高時，根據(jù)所述參考信號REFl和REF2調節(jié)流經(jīng)所述LED串308」的電流，當所述調光信號DIM_i被設置為第二水平例如邏輯低時，流經(jīng)所述LED串308」的電流被禁止。
雖然之前的說明和附圖描述了本發(fā)明的實施例，應當理解在不脫離后附權利要求書所界定的本發(fā)明原理的精神和發(fā)明范圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本領域技術人員應該理解，本發(fā)明在實際應用中可以根據(jù)具體的環(huán)境和工作要求在不脫離發(fā)明準則的前提下在形式、結構、布局、比例、材料、元素、組件及其他方面有所變化。因此，披露的實施例僅用于說明而非限制，本發(fā)明之范圍由后附權利要求及其合法等同物界定，而不限于此前之描述。
權利要求
1.一種用來給多個LED光源提供能量的驅動電路，其特征在于，所述驅動電路包括能量轉換器，用于接收輸入電壓并給所述LED光源提供調制電壓；多個與所述能量轉換器相連的電流平衡控制器，用于分別控制流經(jīng)所述LED光源的多個電流，接收表征目標平均水平的第一參考信號和表征最大瞬時水平的第二參考信號，并將每個所述電流的平均電流調制為目標平均水平，將每個所述電流的瞬時水平調制為在最大瞬時水平以下。
2.根據(jù)權利要求1所述的驅動電路，其特征在于所述電流平衡控制器還用于接收相應的調光信號；以及如果所述調光信號處于第一水平，所述電流平衡控制器根據(jù)所述第一參考信號和所述第二參考信號調制所述電流；如果所述調光信號處于第二水平，所述電流平衡控制器被禁用。
3.根據(jù)權利要求1所述的驅動電路，其特征在于，所述驅動電路還包括多個與所述 LED光源相連的電流傳感器，以分別生成多個表征所述電流的監(jiān)測信號。
4.根據(jù)權利要求3所述的驅動電路，其特征在于所述電流平衡控制器還用于生成多個驅動信號，以分別控制與所述LED光源串聯(lián)的多個開關。
5.根據(jù)權利要求4所述的驅動電路，其特征在于所述驅動信號的占空比基于所述第一參考信號和相應的所述監(jiān)測信號進行確定。
6.根據(jù)權利要求4所述的驅動電路，其特征在于所述驅動信號的幅值根據(jù)所述第二參考信號和相應的所述監(jiān)測信號之間的差值來確定。
7.根據(jù)權利要求4所述的驅動電路，其特征在于，所述電流平衡控制器包括第一誤差放大器，用于根據(jù)所述第一參考信號和相應監(jiān)測信號平均值之間的差值來生成誤差信號；與所述第一誤差放大器相連的比較器，用于將所述誤差信號與斜坡信號進行比較來生成使能信號；以及與所述比較器相連的第二誤差放大器，經(jīng)由所述使能信號來控制啟用或者禁用，以及當其被所述使能信號啟用時，用于比較所述監(jiān)測信號和所述第二參考信號，以生成相應的所述驅動信號。
8.根據(jù)權利要求7所述的驅動電路，其特征在于，所述電流平衡控制器還包括與所述電流傳感器相連接的電阻，以及一端連接于所述第一誤差放大器和所述比較器之間、另一端連接于所述電阻的電容。
9.根據(jù)權利要求7所述的驅動電路，其特征在于所述第一誤差放大器和所述比較器還用于接收調光信號，以及當所述調光信號處于第一水平時，所述第一誤差放大器將所述第一參考信號與相應監(jiān)測信號的平均值進行比較，所述比較器將所述誤差信號與所述斜坡信號進行比較；當所述調光信號處于第二水平時，所述第一誤差放大器和所述比較器被禁用。
10.根據(jù)權利要求2或9所述的驅動電路，其特征在于所述調光信號為脈寬調制信號。
11.根據(jù)權利要求4所述的驅動電路，其特征在于所述驅動信號為脈寬調制信號。
12.根據(jù)權利要求3所述的驅動電路，其特征在于，所述驅動電路還包括連接于所述能量轉換器和所述電流平衡控制器之間的反饋選擇電路，用于接收所述監(jiān)測信號并判斷所述LED光源中具有最大正向壓降的LED光源，其中所述能量轉換器能夠將所述調制電壓調整為滿足具有最大正向壓降的所述LED光源的能量需求。
13.根據(jù)權利要求7所述的驅動電路，其特征在于，所述驅動電路還包括連接于所述能量轉換器和所述電流平衡控制器之間的反饋選擇電路，用于接收所述誤差信號并判斷所述LED光源中具有最大正向壓降的LED光源，其中所述能量轉換器能夠將所述調制電壓調整為滿足具有最大正向壓降的所述LED光源的能量需求。
14.根據(jù)權利要求12或13所述的驅動電路，其特征在于，所述反饋選擇電路生成表征所述具有最大正向壓降的LED光源的電流的反饋信號，并將所述反饋信號發(fā)送給所述能量轉換器，以用于所述能量轉換器調整所述調制電壓。
15.根據(jù)權利要求14所述的驅動電路，其特征在于，所述能量轉換器包括控制輸出所述調制電壓的電源開關；控制所述電源開關導通或斷開的控制器，檢測流經(jīng)所述電源開關的電流的傳感器，以及電感、電容和二極管；其中當所述電源開關導通時，流經(jīng)所述電感、所述電源開關和所述電阻的電流給所述電感充電，且當所述電源開關被斷開，流經(jīng)所述電感和所述二極管的電流給所述電容充電， 從而輸出所述調制電壓。
16.根據(jù)權利要求15所述的驅動電路，其特征在于，所述能量轉換器的所述控制器包括振蕩器，用于產(chǎn)生斜坡信號；累加器，用于將來自所述傳感器的傳感器信號累加到來自所述振蕩器的斜坡信號中， 并輸出累加信號；比較器，用于將所述累加信號與表征所述有最大正向壓降的LED光源的電流的所述反饋信號進行比較，并輸出比較結果；以及緩沖器，用于接收所述比較器輸出的比較結果并提供給所述電源開關，以調節(jié)所述輸出電壓。
17.一種用來調制流經(jīng)LED光源的電流的控制器，其特征在于，所述控制器包括 第一參考引腳，用于接收表征目標平均水平的第一參考信號；以及第二參考引腳，用于接收表征最大瞬時水平的第二參考信號； 所述控制器將所述電流的平均電流調制為目標平均水平，并將所述電流的瞬時水平調制為在所述最大瞬時水平以下。
18.根據(jù)權利要求17所述的控制器，其特征在于所述電流的占空比根據(jù)所述第一參考信號確定。
19.根據(jù)權利要求17所述的控制器，其特征在于所述電流的幅值根據(jù)所述第二參考信號確定。
20.根據(jù)權利要求17所述的控制器，其特征在于所述控制器還包括調光控制引腳， 用于接收調光信號； 其中，如果所述調光信號處于第一水平，所述電流根據(jù)所述第一參考信號和所述第二參考信號確定；如果所述調光信號處于第二水平，所述電流被切斷。
21.根據(jù)權利要求17所述的控制器，其特征在于所述控制器還包括 傳感器引腳，用于接收表征所述電流的監(jiān)測信號；其中所述控制器比較所述監(jiān)測信號的平均值與所述第一參考信號，并比較所述監(jiān)測信號與所述第二參考信號。
22.—種用來調制流經(jīng)LED光源的電流的控制器，其特征在于，所述控制器包括第一誤差放大器，用于接收表征所述電流的目標平均水平的第一參考信號以及所述電流監(jiān)測信號的平均值，并根據(jù)所述第一參考信號和相應監(jiān)測信號平均值之間的差值來生成誤差信號；與所述第一誤差放大器相連的比較器，用于將所述誤差信號與斜坡信號進行比較來生成使能信號；以及與所述比較器相連的第二誤差放大器，經(jīng)由所述使能信號來控制啟用或者禁用，以及當被所述使能信號啟用時，用于比較所述監(jiān)測信號和表征所述電流的最大瞬時目標的第二參考信號，以生成相應的所述驅動信號來控制與所述LED光源串聯(lián)的相應開關，從而將所述電流的平均電流調制為目標平均水平，并將所述電流的瞬時水平調制為在所述最大瞬時水平以下。
23.根據(jù)權利要求22所述的控制器，其特征在于，所述電流平衡控制器還包括與所述電流傳感器相連接的電阻，以及一端連接于所述第一誤差放大器和所述比較器之間、另一端連接于所述電阻的電容。
24.根據(jù)權利要求22所述的控制器，其特征在于所述第一誤差放大器和所述比較器還用于接收調光信號，其中當所述調光信號處于第一水平時，所述第一誤差放大器將所述第一參考信號與相應監(jiān)測信號的平均值進行比較，所述比較器將所述誤差信號與所述斜坡信號進行比較；當所述調光信號處于第二水平時，所述第一誤差放大器和所述比較器被禁用。
25.根據(jù)權利要求22所述的控制器，其特征在于所述電流的占空比根據(jù)所述第一參考信號確定。
26.根據(jù)權利要求22所述的控制器，其特征在于所述電流的幅值根據(jù)所述第二參考信號確定。
27.一種用于給多個LED光源供電的方法，其特征在于，所述方法包括 給所述LED光源施加調制電壓以生成多個分別流經(jīng)所述LED光源的電流； 接收表征目標平均水平的第一參考信號；接收表征最大瞬時水平的第二參考信號；將每個所述電流的平均電流調制為所述目標平均水平，將每個所述電流的瞬時水平調制為最大瞬時水平之下。
28.根據(jù)權利要求27所述的方法，其特征在于多個所述電流的占空比根據(jù)所述第一參考信號確定。
29.根據(jù)權利要求27所述的方法，其特征在于多個所述電流的幅值根據(jù)所述第二參考信號確定。
30.根據(jù)權利要求27所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 接收調光信號，以調節(jié)流經(jīng)所述LED光源的電流；其中，如果所述調光信號處于第一水平，根據(jù)所述第一參考信號和所述第二參考信號來確定所述電流；如果所述調光信號處于第二水平，切斷所述電流。
31.根據(jù)權利要求27或30所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 生成多個監(jiān)測信號，以分別指示流經(jīng)所述多個LED光源的電流。
32.根據(jù)權利要求31所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 生成多個驅動信號，以分別控制與所述LED光源串聯(lián)的多個開關；基于所述第一參考信號和相應的所述監(jiān)測信號來確定所述驅動信號的占空比；以及基于所述第二參考信號和相應的所述監(jiān)測信號之間的差值來確定所述驅動信號的幅值。
33.根據(jù)權利要求31所述的方法，其特征在于，所述方法還包括根據(jù)所述監(jiān)測信號判斷所述LED光源中具有最大正向壓降的LED光源，并將所述調制電壓調整為滿足具有最大正向壓降的所述LED光源的能量需求。
34.根據(jù)權利要求31所述的方法，其特征在于，所述方法還包括根據(jù)所述監(jiān)測信號的平均值和所述第一參考信號的差值生成誤差信號；以及根據(jù)所述誤差信號判斷所述LED光源中具有最大正向壓降的LED光源，并將所述調制電壓調整為滿足具有最大正向壓降的所述LED光源的能量需求。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種給多個發(fā)光二極管(LED)光源供電的驅動電路，其包括一個能量轉換器和多個電流平衡控制器。所述能量轉換器接收輸入電壓并給所述LED光源提供調制電壓。與所述能量轉換器相連的電流平衡控制器分別控制流經(jīng)所述LED光源的多個電流。所述電流平衡控制器接收表征目標平均水平的第一參考信號和表征最大瞬時水平的第二參考信號，并將每個所述電流的平均電流調制為目標平均水平，將每個所述電流的瞬時水平調制為所述最大瞬時水平以內。
文檔編號H05B37/02GK102427633SQ20111023664
公開日2012年4月25日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權日2010年8月16日
發(fā)明者柳達 申請人:凹凸電子(武漢)有限公司