[发明专利]驱动发光二极管的升压电路

说明书

技术领域

本发明涉及光源驱动电路，更具体地，涉及采用升压拓扑驱动发光二极管(LED)的电路。

背景技术

发光二极管(LED)在各种电气应用中作为光源备受欢迎。在多数应用中，对LED进行高调光比控制是必须的，例如用于实现显示器的高对比度。此外，为了保证LED光源的安全性和可靠性，还需要提供短路保护电路。再者，在大多数电池供电设备中，当系统关断时希望将电池与设备的输入端口断开以防止功率泄漏，即，输入完全切断也是必须的。现有技术中，通常采用升压或者降压型直流变换器作为LED的驱动电路。当采用传统的升压型变换器时，至少需要在传统升压型变换器的拓扑结构中增加两个开关以实现高调光比控制、短路保护和输入切断。

图1a示出了现有技术中采用传统升压型变换器驱动LED时，用于实现高调光比控制、短路保护和输入切断的一种技术方案。如图1a所示，驱动电路100A在传统升压型变换器的拓扑结构中增加了两个额外的开关S3和S4。开关S3的一端耦接LED串的阴极，开关S3的另一端耦接到地。开关S4与升压型变换器中的整流开关S2串联。本领域的技术人员应该理解整流开关S2还可以采用二极管D1来替换。在正常工作时，升压型变换器的功率开关S1和整流开关S2互补地被开通或者关断，增加的开关S3和S4持续导通，驱动电路100A的输出与输入电压比为Vo/Vin＝1/(1-D)。在调光时，提供调光信号以控制开关S3。当调光信号使能时，开关S3被导通，从而允许电源Vin向LED负载传送功率。当调光信号不使能时，开关S3被关断，使得流经LED串的电流立即被切断。与此同时，由于开关S3关断而使得输出电容Co没有放电通路，从而其上的电压保持不变。由于在调光不使能期间输出电容Co上的电压保持不变，当调光信号再次使能时，流经LED串的电流可以很快恢复到一个调整好的水平。

因此，增加了开关S3后，即使在调光工作周期很小的情况下，仍然可以控制流经LED串的驱动电流为一个平均值与调光信号的工作周期成比例的方波信号。换句话说，可以实现高调光比控制。

当在变换器的输出端检测到短路或者过流情况时，例如，检测到输出电流达到了保护阈值，开关S4将被关断以保护负载和变换器不受损。应该注意，开关S4需要被缓慢地关断以避免引起大的电压尖峰，因为在保护过程中没有电流通路。

当需要将电源Vin与LED驱动电路完全断开时，升压型变换器的功率开关S1和所增开关S4均被缓慢关断以避免产生大的电压尖峰。

参考图1b，示出了现有技术中实现高调光比控制、短路保护和输入切断的又一种技术方案。如图1b所示，驱动电路100B在传统升压型变换器的拓扑结构中增加了两个额外的开关S5和S6。开关S5的一端耦接到LED串的阴极，开关S5的另一端耦接到地。开关S6被耦接在电源Vin和升压型变换器的输入端之间。在正常工作时，升压型变换器中的功率开关S1和整流开关S2被互补地导通或者关断，增加的开关S5和S6持续导通。在调光时，采用调光信号控制开关S5导通/关断，其控制原理与图1a中对开关S3的控制原理相同，以实现高调光比控制。当用于实现短路或者过流保护时，开关S6被关断以切断电源Vin向LED负载传送功率。同时实现了电源Vin与升压型变换器的完全断开以防止功率泄漏。然而应该注意，开关S6需要被缓慢的关断以避免引起大的电压尖峰。否则，需要增加一个续流二极管D2以提供电流通路，二极管D2的阴极耦接开关S6与电感L1的公共节点，其阳极耦接到地。

对于前述的图1a与图1b中给出的技术方案，增加的开关S3和S4或者S5和S6在正常工作过程中是持续导通的，以至于引入了额外的导通损耗。另外，在调光时，增加的开关S3或者S5在调光信号使能时也是导通的，这也引入了额外的导通损耗。再者，当实现短路或者过流保护以及输入切断功能时，开关S4或者S6需要被缓慢的关断，这需要相应的控制电路来实现，从而增加了系统的复杂程度，否则，对于图1b中示出的技术方案，需要增加一个续流二极管，导致成本增加。

总之，现有技术中基于传统升压型变换器驱动LED以实现高调光比控制、短路保护以及输入切断会增加系统的导通损耗，并且增加的开关使得系统复杂度和成本增加。

发明内容

针对现有技术中的一个或多个问题，本发明的一个目的是提供一种升压电路，用于驱动直流驱动型光源，并实现高调光比控制、短路保护和输入切断功能。