多通道LED系统、驱动电路及驱动方法与流程

多通道led系统、驱动电路及驱动方法
技术领域
1.本发明涉及电力电子技术领域，具体地，涉及一种多通道led系统、驱动电路及驱动方法。


背景技术：

2.传统的显示器采用冷阴极管作为背光源，随着led的发展，其以低功耗、低发热量、亮度高、寿命长等特点，近年来越来越多地开始使用led来作为显示器的背光源。显示器的led背光通常会分区，每一个区域有独立的驱动，以控制该区域的亮度。但是在多通道led条件下，由于实际电路中寄生参数的影响以及不存在完全相同的器件，因此即使在每个led通道电压在led电流相同的情况下，也无法做到完全一致，在多通道led使用同一个电压源(或者电源变换器)作为供电电压的情况下，会使得部分通道led驱动侧的电压高于目标值，导致这部分通道的功耗较大。
3.此外，对于多led通道来说，在不同的亮度需求下，led总电流的最大值和最小值相差较多，从而使得供电电压的电压纹波以及峰值功率较大。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多通道led系统、驱动电路及驱动方法。通过对led电流的脉宽和幅值进行调节，在满足电流幅值与占空比的乘积保持不变，也即在满足亮度不变的同时，均衡各个通道中功率管的压降，避免部分通道的功耗、发热过大，从而实现整个led系统的均衡。
5.根据本发明的第一方面，提出了一种多通道led系统的驱动方法，包括：
6.根据各个通道的亮度要求分别产生对应于各个通道的led负载的幅值调光信号和脉宽调光信号，其中所述幅值调光信号用于调节led电流的幅值，所述脉宽调光信号用于调节所述led电流的脉宽；以及
7.根据表征通道中与所述led负载串联的功率管的压降的反馈信号对所述幅值调光信号和所述脉宽调光信号进行调节以使得调节前后的各个通道的亮度保持不变。
8.具体地，该驱动方法还包括：
9.根据各个反馈信号来确定主通道，其中所述主通道中与所述led负载串联的功率管在导通期间的压降最小；以及
10.对除所述主通道以外的其他通道的幅值调光信号和脉宽调光信号进行调节，以增大相应led电流的幅值，减小相应led电流的脉宽，从而降低其他通道的功率管的压降。
11.具体地，根据各个反馈信号来确定主通道包括：
12.根据相应的初始幅值调光信号和初始脉宽调光信号调节各个通道的led电流；以及
13.调节所述多通道led系统的供电电压，以在满足所述led电流要求时调节导通期间各个功率管的压降，其中最先减小到第一阈值的所述反馈信号对应的通道为所述主通道。
14.具体地，该驱动方法还包括：
15.在所述led电流有效期间，采样所述led负载的第二端的电压以产生所述反馈信号，其中所述led负载的第一端连接供电电压。
16.具体地，该驱动方法还包括：
17.根据所述反馈信号调节所述幅值调光信号；
18.根据调节后的所述幅值调光信号、调节前的所述幅值调光信号和脉宽调光信号得到新的脉宽调光信号，其中调节前的幅值调光信号和脉宽调光信号的占空比的乘积等于调节后的幅值调光信号和脉宽调光信号的占空比的乘积；以及
19.根据调节后的所述幅值调光信号和所述脉宽调光信号调节所述led电流的幅值和脉宽。
20.具体地，该驱动方法还包括：当所述反馈信号大于第二阈值时，增大所述幅值调光信号；当所述反馈信号小于所述第二阈值时，减小所述幅值调光信号，其中所述第二阈值大于或等于所述第一阈值。
21.具体地，该驱动方法还包括：
22.以预设步长逐步调节所述幅值调光信号，直至所述反馈信号等于所述第二阈值。
23.具体地，该驱动方法还包括：在每个电流周期或者每隔至少一个电流周期更新所述幅值调光信号和所述脉宽调光信号。
24.具体地，与所述led负载串联的功率管为连接在所述led负载和参考地之间的第一功率管。
25.具体地，该驱动方法还包括：
26.根据所述幅值调光信号和所述脉宽调光信号产生一驱动信号以控制与所述第一功率管的工作状态，从而实现所述led电流的幅值和脉宽调节。
27.具体地，该驱动方法还包括：
28.根据所述幅值调光信号和表征所述led电流的幅值的电流采样信号来调节提供至所述第一功率管的驱动电压的大小以改变所述第一功率管的导通电阻，从而使得所述电流采样信号等于所述幅值调光信号；以及
29.根据所述脉宽调光信号来调节所述驱动电压提供至所述第一功率管的时间以调节所述第一功率管的占空比，从而使得所述led电流的占空比与所述脉宽调光信号的占空比相同。
30.具体地，与所述led负载串联的功率管包括串联连接在所述led负载和参考地之间的第一功率管和第二功率管。
31.具体地，该驱动方法还包括：
32.根据所述脉宽调光信号产生第一驱动信号以驱动相应通道上与所述第一功率管，从而使得所述led电流的占空比与所述脉宽调光信号的占空比相同；以及
33.根据所述幅值调光信号和表征所述led电流的幅值的电流采样信号调节第二驱动信号的大小以调节所述第二功率管的导通电阻，从而使得所述电流采样信号等于所述幅值调光信号，其中所述第二驱动信号用于驱动所述第二功率管。
34.根据本发明的第二方面，提出了一种用于多通道led系统的驱动电路，包括：
35.主控单元，被配置为根据各个通道的亮度要求分别产生对应于各个通道的led负
载的幅值调光信号和脉宽调光信号，并根据表征通道中与所述led负载串联的功率管的压降的反馈信号对所述幅值调光信号和所述脉宽调光信号进行调节以使得调节前后各个通道的亮度保持不变；以及
36.多个控制电路，与所述led系统中的通道数相对应，其中每个控制电路分别根据相应的幅值调光信号来调节led电流的幅值，根据相应的脉宽调光信号来调节所述led电流的脉宽。
37.具体地，所述主控单元还被配置为根据各个反馈信号来确定主通道，其中所述主通道中与所述led负载串联的功率管在导通期间的压降最小；以及
38.对除所述主通道以外的其他通道的幅值调光信号和脉宽调光信号进行调节，以增大所述led电流的幅值，减小所述led电流的脉宽，从而降低其他通道的功率管的压降。
39.具体地，所述主控单元还被配置为在所述led电流有效期间，采样所述led负载的第二端的电压以产生所述反馈信号，其中所述led负载的第一端连接供电电压。
40.具体地，所述主控单元还被配置为：
41.当所述反馈信号大于第二阈值时，增大所述幅值调光信号；当所述反馈信号小于所述第二阈值时，减小所述幅值调光信号，其中所述第二阈值大于或等于第一阈值，其中所述主通道的反馈信号等于所述第一阈值。
42.具体地，所述主控单元还被配置为在每个电流周期或者每隔至少一个电流周期更新所述幅值调光信号和所述脉宽调光信号。
43.具体地，与所述led负载串联的功率管为连接在所述led负载和参考地之间的第一功率管。
44.具体地，每个所述控制电路包括：
45.反馈控制电路，第一输入端接收所述幅值调光信号，第二输入端接收表征所述led电流的电流采样信号，输出端产生驱动电压；以及
46.选通开关，被配置为连接在所述反馈控制电路的输出端和所述第一功率管的控制端之间，并且受控于所述脉宽调光信号以在所述脉宽调光信号有效时将所述驱动电压传递至所述第一功率管的控制端。
47.具体地，与所述led负载串联的功率管包括串联连接在所述led负载和参考地之间的第一功率管和第二功率管。
48.具体地，所述控制电路包括：
49.第一控制电路，被配置为根据所述脉宽调光信号产生第一驱动信号以驱动所述第一功率管，以调节所述led电流的脉宽；以及
50.第二控制电路，被配置为根据所述幅值调光信号和表征所述led电流的幅值的电流采样信号调节第二驱动信号的大小以调节所述第二功率管的导通电阻，从而调节所述led电流的幅值，其中所述第二驱动信号用于驱动所述第二功率管。
51.根据本发明的第三方面，提出了一种多通道led系统，包括：
52.多个led通道，其中每个led通道包括串联连接的led负载与至少一个功率管；以及
53.上述任一条所述的驱动电路。
54.具体地，每个led通道还包括与所述led负载串联连接的采样电阻，以对所述led电流的幅值进行采样来获取电流采样信号。
55.综上所述，本发明实施例通过对led电流的脉宽和幅值进行调节，在满足电流幅值与占空比的乘积保持不变，也即在满足亮度不变的同时，均衡各个通道中功率管的压降，避免部分通道的功耗、发热过大，从而实现整个led系统的均衡。
附图说明
56.通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
57.图1为本发明实施例的多通道led系统的电路图；
58.图2为本发明实施例的第一种驱动电路的具体电路图；
59.图3为本发明实施例的第二种驱动电路的具体电路图；
60.图4为本发明实施例的多通道led系统的第一种工作波形图；
61.图5为本发明实施例的多通道led系统的第二种工作波形图；
62.图6为本发明实施例的多通道led系统的第三种工作波形图；
63.图7为本发明实施例的加入自适应调节的驱动电路的电路图；
64.图8为本发明实施例的多通道led系统的第四种工作波形图；以及
65.图9为本发明实施例的多通道led系统的第五种工作波形图。
具体实施方式
66.以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
67.此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
68.同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
69.除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
70.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
71.图1为本发明实施例的多通道led系统的电路图。如图1所示，led系统包括多个led通道以及驱动电路，其中多个led通道使用同一个电压源(或者电源变换器)产生的电压作为供电电压vin。驱动电路包括分别控制多个led通道的多个控制电路(控制电路1、控制电路2、
……
控制电路n)以及主控单元。每个led通道包括串联连接在供电电压vin和参考地之
间的led负载(led1、led2、
……
ledn)以及功率管，其中led负载为包括至少一个发光二极管的led串。
72.主控单元用于根据待供电的led通道的不同亮度要求分别产生对应于各个led负载的幅值调光信号vrefi(i＝1、2、
……
n)和脉宽调光信号vpwmi两者，并传递至相应的控制电路，从而每个控制电路可以根据对应的幅值调光信号vrefi来调节led电流的幅值，以及根据对应的脉宽调光信号vpwmi来调节led电流的脉宽，以独立对相应led通道上的功率管进行控制，从而使led负载满足其亮度要求。其中幅值调光信号表征期望的led电流幅值，脉宽调光信号为具有相应占空比的pwm信号。在本实施例中，为了减小成本，仅采用一个功率管qi与led负载串联以同时控制led电流的幅值和脉宽。此外，每个led通道还包括串联连接在功率管qi和参考地之间的采样电阻ri，以对流过ledi的电流幅值进行采样以得到电流采样信号ici。因此，每个控制电路根据幅值调光信号vrefi和脉宽调光信号vpwmi产生驱动信号vgi，以控制功率管qi。在其他实施例中，可以分别采用串联连接的两个功率管(第一和第二功率管)与led负载串联，在这种情况下，每个控制电路根据脉宽调光信号vpwmi产生第一驱动信号以控制第一功率管，从而调节led电流的脉宽，根据幅值调光信号vrefi产生第二驱动信号以控制第二功率管，从而调节led电流的幅值。以下均以串联一个功率管为例进行说明。
73.在本实施例中，主控单元根据每个通道led的亮度要求以及用户需要来为每个通道独立设置对应于每个通道led的幅值调光信号vrefi和脉宽调光信号vpwmi，并传递给相应的控制电路i。应理解，每个通道的幅值调光信号vrefi和脉宽调光信号vpwmi可以相同，也可以不相同。
74.进一步地，控制电路i根据幅值调光信号vrefi来调节驱动信号vgi的驱动电压以调节led电流幅值ii，以使得电流幅值ii对应于幅值调光信号vrefi。在本实施例中，通过改变驱动信号vgi的驱动电压来调节功率管qi的栅源电压，进而改变功率管qi的通态电阻，从而达到调节led电流幅值ii的目的。
75.控制电路i根据脉宽调光信号vpwmi来调节所产生的驱动信号vgi的占空比，以使得led电流的占空比与脉宽调光信号vpwmi的占空比相同。应理解，在每个电流周期内，led电流脉冲的宽度(即脉宽)与电流周期的比值即为led电流的占空比，由于在本技术中，led电流的电流周期固定，因此电流的脉宽与占空比相对应，也即调节led电流的脉宽即为调节led电流的占空比。在本实施例中，根据脉宽调光信号vpwmi来控制向功率管qi提供驱动电压的时间来调节功率管qi的导通时间(也即占空比)。在功率管导通时，led电流产生，功率管关断时，led电流为零，因此，也即调节led电流的脉宽(占空比)。
76.综上所述，本发明实施例的led系统中，每个led通道仅采用一个功率管，即可实现led电流的脉宽和幅值的独立调节。
77.图2给出了本发明实施例的第一种驱动电路的具体电路图。以led系统具有3个led通道为例进行说明。如图2所示，每个控制电路包括反馈控制电路和选通开关。以通道1为例进行说明。控制电路1包括反馈控制电路和选通开关sw1，在本实施例中，反馈控制电路用放大器a1实现。放大器a1的第一输入端(i.e.,同相输入端)接收幅值调光信号vref1，第二输入端(i.e.,反相输入端)接收表征led1的电流的电流采样信号ic1，输出端产生驱动电压，以通过改变功率管q1的栅极电压来改变功率管q1的通态电阻，从而调节led1的电流幅值
i1，以使得电流采样信号ic1等于幅值调光信号vref1。选通开关sw1受脉宽调光信号vpwm1控制而切换开关动作，以控制功率管q1导通或关断。其中脉宽调光信号vpwm1为pwm信号，占空比为d1。当脉宽调光信号vpwm1有效时，选通开关sw1切换至1，即选通开关sw1导通，从而放大器a1输出的驱动电压传递至功率管q1的控制端，使得驱动信号vg1有效，功率管q1开通，且其栅极电压受放大器a1输出的驱动电压控制，以调节功率管q1的导通电阻，从而调节流过功率管q1的电流。当脉宽调光信号vpwm1无效时，选通开关sw1切换至0，从而切断放大器a1与功率管q1的连接，功率管q1的栅极电压被拉低至0v，功率管q1关断。综上所述，脉宽调光信号vpwm1可以控制驱动电压传递至功率管q1的时间，从而控制功率管q1的导通时间，也即占空比d1，进而使得led电流仅在功率管q1导通期间流过，在功率管q1关断期间为零。
78.此外，为了避免led总电流的最大值和最小值相差较多，从而使得供电电压的电压纹波以及峰值功率较大，在本实施例中，除了根据幅值调光信号vrefi和脉宽调光信号vpwmi来控制led电流，主控单元还根据同步信号和相应的时间偏移量对脉宽调光信号进行调节，以对每个通道led电流的关断时刻进行控制，从而使得led电流较为均匀的分布。具体地，主控单元根据同步信号和相应的时间偏移量对脉宽调光信号进行调节以使得在一个工作周期内每个通道的led电流的脉冲的结束时刻与所述同步信号的起始脉冲(的上升沿或下降沿)相距相应的时间偏移量。其中led电流的脉冲的结束时刻指脉冲的下降沿。也即，通过时间偏移量来控制驱动信号vg1的无效时刻，也即各个led电流的关断时刻(即变为零的时刻)。
79.图3给出了本发明实施例的第二种驱动电路的具体电路图。以led系统具有3个led通道为例进行说明。以通道1为例，与图2所示不同的是，主控单元接收同步信号vsync和各个通道的时间偏移量t1、t2、t3，应理解t1、t2、t3可以相同也可以不同，且在本实施例中，时间偏移量仅设置一次，即在led系统正常工作前为每个通道设置对应的时间偏移量。此后，将脉宽调光信号vpwm1(图中未示出)进行偏移以输出第一脉宽调光信号pwm1，其中第一脉宽调光信号pwm1的占空比与脉宽调光信号vpwm1的占空比相同，在每个工作周期第一脉宽调光信号pwm1的关断时刻与同步信号vsync的起始脉冲相距时间偏移量t1。控制电路1根据第一脉宽调光信号pwm1和幅值调光信号vref1产生一驱动信号vg1以控制与功率管q1的工作状态，从而实现led电流的幅值和脉宽调节。具体地，控制电路1根据第一脉宽调光信号pwm1来控制向功率管q1提供驱动电压的时间，使得功率管q1的占空比等于第一脉宽调光信号pwm1的占空比，也即等于脉宽调光信号vpwm1的占空比，同时功率管q1在同步信号vsync的上升沿经过时间偏移量t1而受控关断，并且控制电路1根据幅值调光信号vref1和电流采样信号ic1来调节提供至功率管q1的驱动电压，以使得电流采样信号ic1等于幅值调光信号vref1。当然，本发明实施例以同步信号vsync的上升沿为例，在其他实施例中，也可以是与同步信号vsync的下降沿相距时间偏移量。
80.下面结合图4来进一步阐述该驱动电路的工作原理。如图4所示，以同步信号vsync的同步周期ts和电流周期相同为例来进行说明，在本实施例中，工作周期即为同步周期ts。同时在一个工作周期内，以同步信号vsync的上升沿到led电流iledi的下降沿的时间为时间偏移量为例进行说明，也即采用尾对齐的方式。在t1时刻，同步信号vsync有效，经过时间偏移量t1，通道1的功率管q1关断，led电流iled1关断。led电流iled1的占空比等于脉宽调光信号vpwm1的占空比，并且在功率管q1导通期间，led电流iled1的幅值与幅值调光信号
vref1相对应，具体地，led电流iled1的幅值与幅值调光信号vref1成比例。同理，从t1时刻经过时间偏移量t2，通道2的功率管q2关断，led电流iled2关断。led电流iled2的占空比与脉宽调光信号vpwm2的占空比相同，并且在功率管q2导通期间，led电流iled2的幅值与幅值调光信号vref2相对应；从t1时刻经过时间偏移量t3，通道3的功率管q3关断，led电流iled3关断。led电流iled3的占空比与脉宽调光信号vpwm3的占空比相同，并且在功率管q3导通期间，led电流iled3的幅值与幅值调光信号vref3相对应。在t2时刻，下个工作周期开始，同步信号vsync的上升沿到来，各个通道重新根据给定的幅值调光信号和脉宽调光信号来控制各个通道的led电流幅值和脉宽，实现各个通道的独立控制。
81.综上所述，由于每个通道的电流均为独立控制，控制电路可以根据幅值调光信号和脉宽调光信号以及时间偏移量来产生相应的驱动信号以控制led电流幅值、脉宽以及led电流的关断时刻。并且，由于时间偏移量的加入，各个通道的led电流相互错开，从而使得led电流能够较为均匀地分布在一个工作周期内，以减小供电电压的电压纹波，同时使得多通道led电流依次关闭，避免了供电电压的过压。
82.在本实施例中，时间偏移量可以根据进行工作的总通道数进行均匀偏移，例如，对第一个通道预设时间偏移量t1，其他各个工作的通道按递增或递减顺序依次偏移δt。图4所示为递减的顺序，t1-t2＝δt，t2-t3＝δt。在其他实施例中，δt可以不相同。在另一种实施方式中，假设n个通道中共有m个通道处于工作状态，则可以控制led1偏移0/m
×
ts，led2偏移1/m
×
ts，
……
依次类推，ledm偏移(m-1)/m
×
ts，其中ts为同步信号vsync的周期。应理解，各个通道的时间偏移量的设置可以是任意的，每个通道的时间偏移量可以相同也可以不相同，在此不作限制。
83.图4中以同步信号vsync的同步周期与led电流的电流周期相同为例，而在另一些实施例中，在同步信号vsync的同步周期内包括至少一个led电流的脉冲时，工作周期为同步周期。在一些实施例中，同步信号vsync的同步周期是电流周期的k倍(k为正整数)。在这种情况下，led电流在每个同步周期内的起始脉冲的结束时刻(i.e.,下降沿)与同步信号在每个同步周期内的起始脉冲(i.e.,起始脉冲的上升沿或下降沿)相距对应的时间偏移量，其中起始脉冲指工作周期内的第一个脉冲。此外，led电流在每个同步周期内的下一个脉冲与上一个脉冲相距一个电流周期。图5示出了这种情况下的多通道led系统的工作波形图，其中同步周期ts内包括2个led电流的脉冲。
84.在每个工作周期(同步周期ts)内，通道1中仅led电流iled1的第一个脉冲的下降沿与同步信号vsync的上升沿相距t1，iled1的第二个脉冲的下降沿与第一个脉冲的下降沿为一个电流周期tc，第二个脉冲的下降沿与同步信号vsync相距t1 tc。同样，在同步信号vsync的每个周期ts内，通道2中仅iled2的第一个脉冲的下降沿与同步信号vsync的上升沿相距t2，iled2的第二个脉冲的下降沿与同步信号vsync相距t2 tc；通道3中也是iled3的第一个脉冲的下降沿与同步信号vsync的上升沿相距t3，iled3的第二个脉冲的下降沿与同步信号vsync相距t3 tc。同时，每个led电流周期tc内，led电流的幅值和脉宽可以独立设置。
85.应理解，当led电流的电流周期内包括至少一个同步信号的脉冲时，工作周期为电流周期。在一些实施例中，led电流的电流周期是同步信号vsync的同步周期的m倍，其中m为正整数。在这种情况下，led电流在每个电流周期内的脉冲的结束时刻(i.e.,下降沿)与同步信号vsync在每个电流周期内的起始脉冲(第一个脉冲的上升沿或下降沿)相距对应的时
间偏移量。综上所述，工作周期为同步周期和电流周期两者中周期较长的一个。图6示出了这种情况下的多通道led系统的工作波形图，其中在每个电流周期tc内包括3个同步信号vsync的脉冲。
86.如图6所示，在每个工作周期(电流周期tc)内，通道1中led电流iled1的脉冲的下降沿与同步信号vsync在电流周期tc内的第一个脉冲(起始脉冲)的上升沿相距t1。同样，在每个电流周期tc内，通道2中iled2的脉冲的下降沿与同步信号vsync的第一个脉冲的上升沿相距t2；通道3中iled3的脉冲的下降沿与同步信号vsync的第一个脉冲的上升沿相距t3。同时，每个led电流周期tc内，led电流的幅值和脉宽可以独立设置。
87.上述设置时间偏移量的方式不限于用在本发明采用的单个功率管的led通道中，对于每个led通道采用两个功率管来分别进行电流幅值和脉宽控制的系统中同样适用。当每个led通道中led负载分别与第一功率管和第二功率管串联连接时，主控单元同样如上产生第一脉宽调光信号和幅值调光信号，每个控制电路包括第一控制电路和第二控制电路，第一控制电路根据第一脉宽调光信号产生第一驱动信号以驱动相应通道上的第一功率管，以调节led电流的脉宽；第二控制电路根据所述幅值调光信号和表征所述led电流的幅值的电流采样信号调节第二驱动信号的大小以调节相应通道上与第一功率管串联的第二功率管的导通电阻，从而调节led电流的幅值，其中第二驱动信号用于驱动第二功率管。上述方式的具体内容在此不作详细描述。
88.此外，再次参考图2，由于每个通道上的寄生参数不同，以及不存在完全相同的两个器件，因此即使是控制每个通道的电流幅值相同，各个led串和功率管在导通期间的压降也可能不同。图中在供电电压为30v时，每个通道的led电流均受控相同，在导通期间，led1上的压降为29.6v，功率管q1上的压降为0.3v；led2上的压降为29v，功率管q2上的压降为0.9v；led3上的压降为28.5v，功率管q3上的压降为1.4v。压降大的功率管的损耗大、易发热，不利于整个led系统的效率和发热控制。因此当某些通道的功率管的压降较大时，可以保持供电电压vin不变，对这些通道实施自适应调节，增加这些通道的led电流，从而增大这些通道led负载的压降，由此使得相应功率管的压降减小；同时为了保持每个通道的平均电流(或者发光亮度)不变，需要减小这些通道中功率管的导通时间，以同时满足亮度和损耗要求。
89.应理解，在其他一些应用场合中，也可以对压降较小的功率管的通道进行调节，减小这些通道的led电流，同时减小供电电压，从而使得各个通道的功率管的压降满足要求，该方法在本实施例中不作阐述。
90.图7给出了本发明实施例的加入自适应调节的驱动电路的电路图。与未加入自适应调节相比，主控单元还接收表征各个通道的功率管的压降的反馈信号，在一些实施例中，在led电流有效期间，通过采样led负载的第二端的电压来作为反馈信号，led负载的第一端与供电电压vin相连。应理解，其他可以得到表征功率管的压降的信号均可以作为反馈信号进行调节，例如led负载两端的电压也可以表征功率管的压降。
91.首先，主控单元根据各个反馈信号来确定主通道，其中主通道中与led负载串联的功率管在导通期间的压降最小，其次，对除主通道以外的其他通道的幅值调光信号和脉宽调光信号进行调节，以增大这些通道的led电流的幅值，减小led电流的脉宽，从而降低其他通道的功率管的压降。具体地，主控单元向各个控制电路传递初始幅值调光信号和初始脉
宽调光信号以调节各个通道的led电流。主控单元还指示产生供电电压vin的电路调节供电电压vin，以在满足led电流要求的同时调节导通期间各个功率管的压降，其中最先减小到第一阈值(在此为0.3v)的反馈信号对应的通道即为主通道。此后供电电压保持不变。应理解，产生供电电压的电路可以包括主控单元内部，也可以独立于主控单元外部，在此不作限制。
92.在本实施例中，与led负载串联的功率管为串联连接在所述led负载和参考地之间的第一功率管，led负载的第二端的电压即为第一功率管的导通电压。在其他实施例中，与led负载串联的功率管包括串联连接在所述led负载和参考地之间的第一功率管和第二功率管，led负载的第二端的电压即为第一功率管和第二功率管的导通压降之和。在此以仅有一个功率管与led负载串联为例进行说明。结合图2，通道1中功率管q1在导通期间的压降最小，因此通道1为主通道。由于通道2中功率管q2以及通道3中功率管q3的压降较大，因此对通道2和3进行自适应调节，下面以供电电压保持不变的情况为例，具体阐述自适应调节的过程。
93.以通道2的自适应调节为例进行说明。主控单元根据反馈信号vd2调节幅值调光信号vref2，在此反馈信号vd2大于第二阈值(例如，0.4v)，因此将幅值调光信号vref2增大，控制电路2根据调节后的幅值调光信号vref2’、调节前的幅值调光信号vref2和调节前的脉宽调光信号vpwm2的占空比d2得到新的脉宽调光信号vpwm2’的占空比d2’，其中调节前的幅值调光信号vref2和脉宽调光信号vpwm2的占空比d2的乘积等于调节后的幅值调光信号vref2’和脉宽调光信号vpwm2’的占空比d2’的乘积。随后，控制电路2根据调节后的幅值调光信号vref2’和脉宽调光信号vpwm2’调节led电流的幅值和占空比。根据幅值调光信号和脉宽调光信号来调节led电流的幅值和占空比的调节过程与上面的描述相同，在此不再阐述。此外，由于幅值调光信号与电流幅值成比例，脉宽调光信号的占空比与led电流的占空比相同，因此在调节过程中，调节前后led电流幅值i2与占空比d2的乘积保持不变，也即led平均电流保持不变。
94.应理解，当反馈信号vd2大于第二阈值时，增大幅值调光信号vref2；当反馈信号vd2小于第二阈值时，减小幅值调光信号vref2，其中第二阈值大于或等于第一阈值，一般设置第二阈值略大于第一阈值。在一些实施例中，幅值调光信号可以按预设步长逐步进行增大或减小。此外，主控单元可以在每个电流周期都根据反馈信号来更新一次幅值调光信号和脉宽调光信号，也可以每隔至少一个电流周期更新一次幅值调光信号和脉宽调光信号，更新的周期可以根据需要进行设定，在此不作限制。
95.下面以在每个电流周期更新一次为例进行说明。在当前电流周期功率管q2导通时，由于反馈信号vd2大于第二阈值，因此将上个电流周期的幅值调光信号vref2增大一个固定步长得到当前周期的幅值调光信号vref2’，同时根据上个电流周期幅值调光信号vref2和脉宽调光信号vpwm2的占空比d2的乘积与幅值调光信号vref2’的比值得到新的脉宽调光信号vpwm2’的占空比d2’，由此得到新的脉宽调光信号vpwm2’，随后将更新后的幅值调光信号vref2’和脉宽调光信号vpwm2’传递至控制电路2，从而在放大器a2的作用下，电流采样信号ic2跟随幅值调光信号vref2’变化直至相等，也即led电流幅值i2增大。控制单元根据调节后的脉宽调光信号vpwm2’减小当前电流周期的功率管q2的占空比。在下个电流周期功率管q2再次导通时，再次将幅值调光信号vref2增大一个步长，同时再获取新的脉宽调
光信号，以继续增大电流幅值，减小led电流脉冲的占空比，如此往复，直到检测到功率管q2的漏极电压下降至期望值。若检测到反馈信号vd2小于第二阈值时，将幅值调光信号vref2减小一个步长，同样根据d2’＝vref2
×
d2/vref2’得到新的脉宽调光信号vpwm2’，以减小电流幅值，增大电流脉宽，使得反馈信号vd2回到第二阈值。同理，通道3的自适应调节也是如此，在此不再赘述。
96.此外，在一些情况下可能出现虽然幅值调光信号被增大，但是实际电流幅值无法达到增大后的幅值调光信号设定的值，因此，在一些实施例中，主控单元还获取表征各个通道led电流的电流采样信号(ic1、ic2、ic3)，当判断led电流幅值是否达到期望值，也即判断电流采样信号是否等于幅值调光信号的值。若电流采样信号无法达到幅值调光信号的值，则减小幅值调光信号。应理解，在其他实施例中，也可以通过获取放大器a1的输出端电压来判断led电流幅值是否达到期望值。
97.经过调节之后，从图6中可以看出，导通期间，led2和led3的第二端电压均为0.5v，功率管q2的压降减小至0.38v，功率管q3的压降减小至0.35v，与功率管q1的压降相差不大，而通道2的led负载led2的压降为29.5v，通道3的led负载led3的压降为29.5v，与通道1的led负载led1的压降基本相同。此外，采样电阻r2上的压降为0.12v，采样电阻r3上的压降为0.15v，由于r1、r2、r3均相同，这表明导通期间通道2和3的led电流幅值略有增大。
98.本领域技术人员可以理解，上述调节电流幅值和脉宽的方式仅作为示例，不作为对本发明的限制，其他通过调节电流幅值和电流脉宽来降低功率管压降的控制方式也在本发明的保护范围之内。
99.综上所述，本发明实施例仅通过控制串联连接在led通道中的一个功率管，同时实现了对电流幅值和占空比(电流脉宽)的调节，并且满足电流幅值与占空比的乘积保持不变，即可与在满足亮度要求的同时，均衡各个通道中功率管的压降，避免部分功率管功耗、发热过大，从而实现整个led系统的均衡。
100.另外led发光亮度与电流并非完全线性关系。这种情况下，若仍然采用led电流的幅值与占空比的乘积保持不变的关系的话，即使平均电流不变，但是led的发光亮度仍然会发生变化。可以根据发光亮度与led电流的关系式来进行计算，即led发光亮度l＝f(iled)。保证f(iled)与占空比的乘积保持不变，则可以实现调节前后亮度不变。
101.图8给出了本发明实施例的多通道led系统的第四种工作波形图。如图7所示，对通道2和通道3的led电流进行了调节，其中虚线为调节前的波形，实线为调节后的波形。与调节前的电流波形相比，通道2和3的led电流幅值增大，脉宽减小，也即led电流的占空比减小。以通道2为例，iled2’为调节前的led电流，iled2为调节后的led电流，可以看出，调节后的led电流iled2的幅值大于调节前的led电流iled2’的幅值。并且，ton’为调节前的导通时间，ton为调节后的导通时间，可以看出，调节后功率管的导通时间减小，iled2的脉宽减小，也即iled2的占空比减小。此外，图中阴影部分a1示意的是自适应调节前的电流iled2’包络的面积，阴影部分a2示意的是自适应调节后电流iled2包络的面积，其中a1与a2相等，也即满足占空比与电流幅值的乘积在调节前后保持不变，从而使得通道2的平均电流不变。
102.图9给出了本发明实施例的多通道led系统的第五种工作波形图。如图9所示，在对通道2和通道3进行调节的基础上引入时间偏移量。同样，虚线为调节前的波形，实线为调节后的波形。与图8相同的是，与调节前的电流波形相比，通道2和3的led电流幅值增大，脉宽
减小。不同的是，led电流iled1的脉冲下降沿与同步信号vsync的上升沿相距t1，led电流iled2的脉冲的下降沿与同步信号vsync的上升沿相距t2，led电流iled3的脉冲的下降沿与同步信号vsync的上升沿相距t3。且由于通道2和3进行了自适应调节，以通道2为例，调节后的led电流iled2和调节前的led电流iled2’的脉冲的下降沿保持不变，均与同步信号vsync的上升沿保持t2的时间偏移量。因此，在自适应调节过程中，还可以通过控制各个通道led电流的关断时刻，使得各个通道的led电流相互错开，从而使得led电流能够较为均匀地分布在一个同步周期内，以减小供电电压的电压纹波，同时使得多通道led电流依次关闭，避免了供电电压的过压。其他调节过程均与图8相同，在此不再阐述。
103.综上所述，本发明实施例提出的led系统中，每个led通道仅通过对一个功率管的控制同时实现对电流幅值和电流脉宽的调节，满足电流幅值与占空比的乘积保持不变，即可与在满足亮度要求的同时，均衡各个通道中功率管的压降，实现整个led系统的均衡。此外，本发明实施例还采用了尾对齐的方式对各个通道的led电流设置时间偏移量，使得在一个周期中各个通道的led电流错相工作，从而减小供电电压的电压纹波以及峰值功率；同时每个通道中功率管的关断时刻固定，导通时刻随占空比而变化，由此可以对各个通道的功率管的关断时刻进行预设，使各个通道的led电流关断的时刻彼此错开，从而避免多个通道led电流同时关断而造成的供电电压的电压过冲，避免损坏功率器件。
104.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。