本发明公开了一种多路LED恒流驱动电路，包括电压调节器，LED通道阵列和反馈控制单元。反馈控制单元包括一个多路选择器，一个误差放大器和一个比较器，脉冲单元通过控制多路选择器来分时选择其中一条LED支路的采样电压输入反馈控制电路，产生反馈控制信号控制电压调节器的工作，实现精确控制每一条LED支路电流的目的。通过采用一个误差放大器，同时使每条LED支路采样电阻阻值相同来实现控制每条LED支路电流，电压的一致性。本发明通过脉冲电路实现分时复用同一个反馈控制电路的目的，简化了反馈电路元件数目和电路结构。误差放大器降低了电流调节电路上的压降，降低电路损耗。
1.一种多路LED恒流驱动电路，包括电压调节器，LED通道阵列和反馈控制单元，其特征在于，所述电压调节器的输出端与LED通道阵列的第一个输入端口相连，LED通道阵列的第二个输入端口与脉冲单元的第一个输出端口相连，LED通道阵列的输出端与反馈控制单元的第一个输入端口相连，反馈控制单元的第二个输入端口与脉冲单元的第二个输出端口相连，反馈控制单元的输出端与电压调节器的输入端相连；其中，所述的电压调节器，用于接收反馈控制信号，并根据所述反馈控制信号调节电压调节器的输出电压；
所述的LED通道阵列包括三条LED支路，每个LED支路包括至少两个串联的LED，所述三条LED支路并联后与电压调节器的输出端相连；每条LED支路包括一个MOS管、一条LED灯串、一个采样电阻，所述的MOS管、LED灯串、采样电阻依次串联后与电容并联，三条LED支路中的采样电阻阻值相同；
所述的反馈控制单元的第一个输入端口连接到LED通道阵列的输出端，反馈控制单元的第二个输入端口连接到脉冲单元的第二个输出端口，反馈控制单元的输出端连接到电压调节器的输入端；所述的反馈控制单元包括一个多路选择器，一个误差放大器和一个比较器，所述的一个多路选择器，一个误差放大器和一个比较器依次串联连接，用于产生反馈控制信号控制电压调节器工作；
所述的脉冲单元包括一个两输入与门电路，三个D触发器，所述的一个两输入与门电路，三个D触发器依次连接，用于产生脉冲信号控制LED通道阵列和反馈控制单元工作。
2.根据权利要求1所述的一种多路LED恒流驱动电路，其特征在于，所述的电压调节器可采用升压型电压调节器或降压型电压调节器。
3.根据权利要求1所述的一种多路LED恒流驱动电路，其特征在于，所述的LED通道阵列包括三条LED支路，每条支路中的一个MOS管、一条LED灯串、一个采样电阻依次串联后与电容并联的结构如下：所述三条LED支路中的第一条LED支路中的MOS管M1的源极连接到所述电压调节器的输出端，栅极连接到脉冲单元的第一个输出端，漏极分别连接到第一条LED支路中的LED灯串的第一个端口、电容C1的第一个端口，电容C1的第二个端口接地，LED灯串的第二个端口与采样电阻R1的第一个端口相连，采样电阻的第二个端口接地，LED灯串与采样电阻串联，采样电阻R1的第一个端口输出第一条LED支路的采样电压；
所述三条LED支路中的第二条LED支路MOS管M2的源极连接到所述电压调节器的输出端，栅极连接到脉冲单元的第二个输出端，漏极分别连接到第二条LED支路中的LED灯串的第一个端口、电容C2的第一个端口，电容C2的第二个端口接地，LED灯串的第二个端口与采样电阻R2的第一个端口相连，采样电阻的第二个端口接地，LED灯串与采样电阻串联，采样电阻R2的第一个端口输出第二条LED支路的采样电压；
所述三条LED支路中的第三条LED支路MOS管M3的源极连接到所述电压调节器的输出端，栅极连接到脉冲单元的第三个输出端，漏极分别连接到第三条LED支路中的LED灯串的第一个端口、电容C3的第一个端口，电容C3的第二个端口接地，LED灯串的第二个端口与采样电阻R3的第一个端口相连，采样电阻的第二个端口接地，LED灯串与采样电阻串联，采样电阻R3的第一个端口输出第三条LED支路的采样电压。
4.根据权利要求1所述的一种多路LED恒流驱动电路，其特征在于，所述的脉冲单元的第一个输出端口连接到第一条LED支路MOS管的栅极，用于控制第一条LED支路；所述的脉冲单元的第二个输出端口连接到第二条LED支路MOS管的栅极，用于控制第二条LED支路；所述的脉冲单元的第三个输出端口连接到第三条LED支路MOS管的栅极，用于控制第三条LED支路。
5.根据权利要求1所述的一种多路LED恒流驱动电路，其特征在于，所述的反馈控制单元中的一个多路选择器，一个误差放大器和一个比较器依次串联连接的结构如下：所述的多路选择器的第一个输入端口A1连接到脉冲单元的第一个输出端口，用于选择输出第一条LED支路的采样电压；所述的多路选择器的第二个输入端口A2连接到脉冲单元的第二个输出端口，用于选择输出第二条LED支路的采样电压；所述的多路选择器的第三个输入端口A3连接到脉冲单元的第三个输出端口，用于选择输出第三条LED支路的采样电压；
所述的多路选择器的第四个输入端口S2连接到第一条LED支路采样电阻R1的第一个端口，所述的多路选择器的第五个输入端口S3连接到第二条LED支路采样电阻R2的第一个端口，所述的多路选择器的第六个输入端口S5连接到第三条LED支路采样电阻R3的第一个端口；
所述误差放大器的反相输入端连接到多路选择器的输出端，误差放大器的同相输入端连接到参考电压；
所述比较器的同相输入端连接到误差放大器的输出端，比较器的反相输入端连接到斜坡发生器。
6.根据权利要求1所述的一种多路LED恒流驱动电路，其特征在于，所述脉冲单元中的一个两输入与门电路，三个D触发器依次连接的结构如下，第一个D触发器的第一个输出端口Q1连接到第二个D触发器的第一个输入端口D2，第二个D触发器的第一个输出端口Q2连接到第三个D触发器的第一个输入端口D3，第一个D触发器的第二个输出端口 连接到两输入与门的第一个输入端口，第二个D触发器的第二个输出端口 连接到两输入与门的第二个输入端口，两输入与门的输出端连接到第一个D触发器的第一个输入端口D1，第一个D触发器的第二个输入端口clk1，第二个D触发器的第二个输入端口clk2，第三个D触发器的第二个输入端口clk3连接到时钟产生电路。
一种多路LED恒流驱动电路
技术领域
[0001] 本发明属于电子技术领域，更进一步涉及电力电子技术领域中一种多路LED恒流驱动电路。本发明可用于实现多路LED恒流驱动。
背景技术
[0002] 在照明和背光源应用中，常将多路LED灯串并联应用，每路LED灯串包括一个或多个串联连接的LED灯，每个LED灯的发光强度由流过LED灯的电流确定，因此应用中采用电流调节电路来控制流过LED灯串的电流。同时由于每路LED灯串本身存在特性的差异，实际中每路LED灯串流过相同的电流时，其导通压降会不相同，因此不同支路的电流调节电路会承受不同的输入电压，因此需要采用反馈单元对电压调节器的输出端电压进行调节来降低电流调节电路上的压降，降低电路损耗。
[0003] 电子科技大学在其专利申请文件“一种多通道LED阵列驱动电路”(申请公布号CN 104254181 A，申请号201110310792.9，申请号201410474880.6，申请日期2014.12.31)中公开了一种多通道LED阵列驱动电路，该电路包括BUCK驱动电路，相互并联的LED通道阵列，连接到BUCK驱动电路上，并由BUCK驱动电路驱动；反馈控制电路，其输入端连接到LED通道阵列，输出端连接到BUCK驱动电路的控制输入端，用于产生反馈控制信号以控制BUCK驱动电路的工作。LED通道阵列中的相邻两个LED支路之间设有电压跟随器，电压跟随器保证了每条通道电压，电流的一致性，实现了LED支路均流。电路把传统的BUCK模式驱动电路与恒流模式下的驱动电路相结合，采用电压模式控制BUCK变换器，该电压型开关调节控制系统是单环反馈的自动控制系统，该方式简单、稳定，可以保证很好的稳压精度。该电路存在的不足之处是：电路通过多个稳压器来达到控制多路LED串均流的目的，电路结构复杂，元件数目多，损耗大。
[0004] 南京矽力杰半导体有限公司在其专利申请文件“一种多路LED恒流电路及其驱动方法”(申请公布号CN 104883793 A，申请号201510313704.9，申请日期2015.09.02)公开了一种多路LED恒流电路驱动电路。该电路中多路信号产生电路根据每路的电流调节电路的输入电压信号的不同，产生不同的基准电流信号和占空比调节信号，电流调节电路根据基准电流信号控制LED灯串电流的峰值，使峰值与基准电流信号一致，然后电流调节电路根据占空比调节信号控制LED灯串电流的平均值，使得LED灯串电流的平均值与期望工作电流一致。通过上述的控制方案，使得在电流调节电路承受较大压降的情况下，控制LED灯串的压降升高，以减少电流调节电路的压降，从而降低损耗，同时，控制LED灯串的电流平均值不变，保证LED灯串能够维持正常工作。该电路通过多路电流调节电路来达到调节多路LED灯串电流的目的，同时通过电压反馈单元、多路信号产生电路和最小端电压产生电路来达到减少电压调节单元的压降，降低损耗的目的。该电路存在的不足之处是：电路通过多路电流调节器来达到控制多路LED串均流的目的，电路结构复杂，损耗大；为了使多路调节器正常工作来实现达到期望LED灯串的电流的目的，多路调节器上的压降通常为较大的数值，通常电流调节电路上的压降的范围为0.5～1V，电流调节电路的损耗较大。采用电压反馈单元、多路信号产生电路和最小端电压产生电路来达到减少电压调节单元的压降，降低损耗的目的，电路结构复杂，损耗大。
[0005] 赵融融，张军明发表的“高效率LED驱动多路输出混合策略研究”(机电工程，2015.06：1-7)论文中提出了一种高效的基于准二级变换器的多路LED输出混合均流策略。
混合均流电路由多个独立的输出模块组成，利用平衡电容电荷守恒的特性对模块内两路LED输出电流高效均衡，相互独立的输出模块之间采用部分功率处理的DC-DC电流调节器实现电流均衡，部分功率处理结构中的电流调节器工作在低压高频的状态以获得更高的效率、更低的成本。该电路通过每个输出模块串联一个DC/DC电流调节器进行模块间的精确均流。这篇论文所公开的电路存在的问题是：电路通过多个电流调节器来达到控制多路LED串均流的目的，电路结构复杂，损耗大。
发明内容
[0006] 为了克服上述现有技术中存在的问题，提出一种多路LED恒流驱动电路，可以简化电路结构，降低电路损耗，提高恒流精度。
[0007] 本发明包括电压调节器，LED通道阵列和反馈控制单元，电压调节器的输出端与LED通道阵列的第一个输入端口相连，LED通道阵列的第二个输入端口与脉冲单元的第一个输出端口相连，LED通道阵列的输出端与反馈控制单元的第一个输入端口相连，反馈控制单元的第二个输入端口与脉冲单元的第二个输出端口相连，反馈控制单元的输出端口与电压调节器的输入端相连；其中，
[0008] 电压调节器，用于接收反馈控制信号，并根据所述反馈控制信号调节电压调节器的输出电压。
[0009] LED通道阵列包括三条LED支路，每个LED支路包括至少两个串联的LED，三条LED支路并联后与电压调节器的输出端相连；每条LED支路包括一个MOS管、一条LED灯串、一个采样电阻，MOS管、LED灯串、采样电阻依次串联后与电容并联，三条LED支路中的采样电阻阻值相同。
[0010] 脉冲单元的第一个输出端口连接到第一条LED支路MOS管的栅极，用于控制第一条LED支路；脉冲单元的第二个输出端口连接到第二条LED支路MOS管的栅极，用于控制第二条LED支路；脉冲单元的第三个输出端口连接到第三条LED支路MOS管的栅极，用于控制第三条LED支路。
[0011] 反馈控制单元的第一个输入端口连接到LED通道阵列的输出端，反馈控制单元的第二个输入端口连接到脉冲单元的第二个输出端口，反馈控制单元的输出端连接到电压调节器的输入端；反馈控制单元包括一个多路选择器，一个误差放大器和一个比较器，一个多路选择器，一个误差放大器和一个比较器依次串联连接，用于产生反馈控制信号控制电压调节器工作。
[0012] 脉冲单元的第一个输出端口连接到多路选择器的第一个输入端口A1，用于选择输出第一条LED支路的采样电压；脉冲单元的第二个输出端口连接到多路选择器的第二个输入端口A2，用于选择输出第二条LED支路的采样电压；脉冲单元的第三个输出端口连接到多路选择器的第三个输入端口A3，用于选择输出第三条LED支路的采样电压。
[0013] 脉冲单元包括一个两输入与门电路，三个D触发器，所述的一个两输入与门电路，三个D触发器依次连接，用于产生脉冲信号控制LED通道阵列和反馈控制单元工作。
[0014] 本发明与现有技术相比具有如下优点：
[0015] 第一，由于本发明采用脉冲单元的第一个输出端口连接到第一条LED支路MOS管的栅极，用于控制第一条LED支路，脉冲单元的第二个输出端口连接到第二条LED支路MOS管的栅极，用于控制第二条LED支路，脉冲单元的第三个输出端口连接到第三条LED支路MOS管的栅极，用于控制第三条LED支路，从而控制LED支路MOS管分时导通。脉冲单元的第一个输出端口连接到多路选择器的第一个输入端口A1，用于选择输出第一条LED支路的采样电压输入到反馈控制电路，脉冲单元的第二个输出端口连接到多路选择器的第二个输入端口A2，用于选择输出第二条LED支路的采样电压输入到反馈控制电路，脉冲单元的第三个输出端口连接到多路选择器的第三个输入端口A3，用于选择输出第三条LED支路的采样电压输入到反馈控制电路，实现分时复用同一个反馈控制单元控制三条LED支路，控制每条LED支路电流的目的，克服了现有技术中需要多路电流调节电路导致的电路结构复杂的问题，使得本发明简化了电路结构和元器件数目，降低电路损耗。
[0016] 第二，由于本发明每条LED支路中采用相同阻值的采样电阻，反馈控制单元采用一个误差放大器，因而采用同一个参考电压，保证了所有LED支路采样电阻第一个端口电压的一致性，保证了每条LED支路电压、电流的一致性，克服了现有技术中采用多个电压调节器保证每条LED支路电压、电流的一致性的问题，简化了电路结构，降低损耗。
[0017] 第三，由于本发明反馈控制单元中采用一个误差放大器，误差放大器同相输入端的参考电压可以取做较小数值，克服了现有技术中电流调节单元上需要保持LED灯串正常工作而导致的电流调节电路上压降大的问题，实现降低电路损耗，同时保证LED灯串正常工作的目的。
附图说明
[0018] 图1为本发明的方框图；
[0019] 图2为本发明的电路原理图；
[0020] 图3为本发明电路工作过程的波形图。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图对本发明作详细的说明。
[0022] 参照图1对本发明的单元作详细的描述。
[0023] 本发明包括电压调节器，LED通道阵列和反馈控制单元，电压调节器的输出端与LED通道阵列的第一个端口相连。电压调节器，电压调节器可采用升压型电压调节器或降压型电压调节器，用于接收反馈控制信号，并根据所述反馈控制信号调节电压调节器的输出电压。LED通道阵列的第一个输入端口与电压调节器的输出端相连，LED通道阵列的第二个输入端口与脉冲单元的输出端相连，LED通道阵列的输出端与反馈控制单元的第一个输入端口相连，反馈控制单元的第二个输入端口与脉冲单元的输出端相连，反馈控制单元的输出端与电压调节器的输入端相连，用于产生反馈控制信号控制电压调节器工作。脉冲电路的输出端分别与反馈控制电路的第二个输入端口，LED通道阵列的第二个输入端口相连，用于产生脉冲信号控制LED通道阵列和反馈控制单元工作。
[0024] 参照图2对本发明的电原理图中的元器件具体连接关系作详细描述。
[0025] 电压调节器的输出端与LED通道阵列的第一个输入端口相连。LED通道阵列的第一个输入端口与电压调节器的输出端相连，LED通道阵列的第二个输入端口与反馈控制单元的第一个输入端口相连，LED通道阵列包括三条LED支路，每个LED支路包括至少两个串联的LED，所述三条LED支路并联后与电压调节器的输出端相连；每条LED支路包括一个MOS管、一条LED灯串、一个采样电阻，所述的MOS管、LED灯串、采样电阻依次串联后与电容并联，三条LED支路中的采样电阻阻值相同。
[0026] 每条支路中的一个MOS管、一条LED灯串、一个采样电阻依次串联后与电容并联的结构如下：
[0027] 第一条LED支路中的MOS管M1的源极连接到所述电压调节器的输出端，栅极连接到脉冲单元的第一个输出端，漏极分别连接到第一条LED支路中的LED灯串的第一个端口、电容C1的第一个端口，电容C1的第二个端口接地，LED灯串的第二个端口与采样电阻R1的第一个端口相连，采样电阻的第二个端口接地，LED灯串与采样电阻串联，采样电阻R1的第一个端口输出第一条LED支路的采样电压。
[0028] 第二条LED支路MOS管M2的源极连接到所述电压调节器的输出端，栅极连接到脉冲单元的第二个输出端，漏极分别连接到第二条LED支路中的LED灯串的第一个端口、电容C2的第一个端口，电容C2的第二个端口接地，LED灯串的第二个端口与采样电阻R2的第一个端口相连，采样电阻的第二个端口接地，LED灯串与采样电阻串联，采样电阻R2的第一个端口输出第二条LED支路的采样电压。
[0029] 第三条LED支路MOS管M3的源极连接到所述电压调节器的输出端，栅极连接到脉冲单元的第三个输出端，漏极分别连接到第三条LED支路中的LED灯串的第一个端口、电容C3的第一个端口，电容C3的第二个端口接地，LED灯串的第二个端口与采样电阻R3的第一个端口相连，采样电阻的第二个端口接地，LED灯串与采样电阻串联，采样电阻R3的第一个端口输出第三条LED支路的采样电压。
[0030] 反馈控制单元的第一个输入端口连接到脉冲单元的输出端，反馈控制单元的第二个输入端口连接到LED通道阵列的输出端，反馈控制单元的输出端连接到电压调节器的输入端；反馈控制单元包括一个多路选择器，一个误差放大器和一个比较器，一个多路选择器，一个误差放大器和一个比较器依次串联连接，用于产生反馈控制信号控制电压调节器工作。
[0031] 反馈控制单元中的一个多路选择器，一个误差放大器和一个比较器依次串联连接的结构如下：
[0032] 多路选择器的第一个输入端口A1连接到脉冲单元的第一个输出端口，用于选择输出第一条LED支路的采样电压；多路选择器的第二个输入端口A2连接到脉冲单元的第二个输出端口，用于选择输出第二条LED支路的采样电压；多路选择器的第三个输入端口A3连接到脉冲单元的第三个输出端口，用于选择输出第二条LED支路的采样电压；多路选择器的第四个输入端口S2连接到第一条LED支路采样电阻R1的第一个端口，多路选择器的第五个输入端口S3连接到第二条LED支路采样电阻R2的第一个端口，多路选择器的第六个输入端口S5连接到第三条LED支路采样电阻R3的第一个端口。
[0033] 误差放大器的反相输入端连接到多路选择器的输出端，误差放大器的同相输入端连接到参考电压。
[0034] 比较器的同相输入端与误差放大器的输出端相连，比较器的反相输入端连接到斜坡发生器。
[0035] 脉冲单元中的一个两输入与门电路，三个D触发器依次连接，用于产生脉冲信号控制LED通道阵列和反馈控制单元工作。脉冲单元中的一个两输入与门电路，三个D触发器依次连接的结构如下，第一个D触发器的第一个输出端口Q1连接到第二个D触发器的第一个输入端口D2，第二个D触发器的第一个输出端口Q2连接到第三个D触发器的第一个输入端口D3，第一个D触发器的第二个输出端口Q1连接到两输入与门的第一个输入端口，第二个D触发器的第二个输出端口Q2连接到两输入与门的第二个输入端口，两输入与门的输出端连接到第一个D触发器的第一个输入端口D1，第一个D触发器的第二个输入端口clk1，第二个D触发器的第二个输入端口clk2，第一个D触发器的第二个输入端口clk3连接到时钟产生电路。
[0036] 参照图3对本发明保护受保护功率管过程作详细的描述。
[0037] 图三中的脉冲单元中的第一个D触发器的输出端信号B1输出高电平时，第一条LED支路的MOS管导通，电压调节器对第一条LED支路电容C1进行充放电，图三中的I1为电容C1的电流波形图，多路选择器的第一个输入端信号A1信号为高电平，选择第一条LED支路的采样电阻上的采样电压输入到误差放大器的反相输入端，与误差放大器同相输入端的设定参考电压Vref进行比较，经过放大后的误差信号随后输入到比较器的反相输入端，与比较器同相输入端设定好的锯齿波信号Vsaw进行比较，产生反馈控制信号来控制电压调节器的工作。图三中的脉冲单元中的第二个D触发器的输出端信号B2输出高电平时，第二条LED支路的MOS管导通，电压调节器对第一条LED支路电容C2进行充放电，图三中的I2为电容C2的电流波形图，同时多路选择器的第二个输入端信号A2信号为高电平，选择第二条LED支路的采样电阻上的采样电压输入到误差放大器的反相输入端，与误差放大器同相输入端的设定参考电压Vref进行比较，经过放大后的误差信号随后输入到比较器的反相输入端，与比较器同相输入端设定好的锯齿波信号Vsaw进行比较，产生反馈控制信号来控制电压调节器的工作。图三中的脉冲单元中的第三个D触发器的输出端信号B3输出高电平时，第三条LED支路的MOS管导通，电压调节器对第三条LED支路电容C3进行充放电，图三中的I3为电容C3的电流波形图，同时多路选择器的第三个输入端信号A3信号为高电平，选择第三条LED支路的采样电阻上的采样电压输入到误差放大器的反相输入端，与误差放大器同相输入端的设定参考电压Vref进行比较，经过放大后的误差信号随后输入到比较器的反相输入端，与比较器同相输入端设定好的锯齿波信号Vsaw进行比较，产生反馈控制信号来控制电压调节器的工作，图三中Bn为比较器输出端信号，用来控制电压调节器的工作。
[0038] 本发明的实施例是，采样电阻R1,R2,R3的取值为1Ω，LED灯的型号为LA_W57B_TYP，每一条LED支路MOS管的型号为IRF740，多路选择器的型号为ADG528F，误差放大器的型号为OPA340，误差放大器同相输入端的参考电压Vref的范围为0.2～0.35V，比较器的型号为LM319，比较器反相输入端锯齿波Vsaw的幅值为5V，D触发器的型号为74LS74A，D触发器的时钟信号clk为占空比为三分之一，频率为66000Hz的脉冲波，两输入与门的型号为74HC08。
[0039] 本发明是利用脉冲单元来控制每一条LED支路的MOS管分时导通，控制多路选择器分时选择每一条LED支路采样电阻上的采样电压输入到反馈控制单元中，因而多条LED支路分时复用同一个反馈控制单元，减少了电路中实现LED均流所需的电流调节元件的数目，利用同一个误差放大器，实现每一条LED支路电流，电压的一致性，简化电路结构，降低电路损耗。多路选择器，误差放大器和比较器依次串联形成反馈控制单元来控制每一条LED支路的电流，利用误差放大器的参考电压Vref与采样电阻R1,R2,R3的比值来控制第一、二、三条LED支路的电流，误差放大器的参考电压可以做到0.2V左右，降低了实现每一条LED支路均流所需的电流调节器上的压降，降低电路损耗。本发明所公开的电路可以通过脉冲单元设计和多路选择器型号选择将LED支路扩展到三条以上，适合大功率，多串LED应用。
