CN114126146B - 一种用于调节led的高频高功率数控方波信号发生系统 - Google Patents

Abstract

本申请实例提供了一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统。本申请主要涉及操作发光二极管电照明领域。该系统包括幅值控制子系统、频率控制子系统和晶体管控制电路；幅值控制子系统被配置为获取LED所需亮度值对应的幅值，并生成幅值信号；频率控制子系统被配置为获取LED所需亮度值对应的频率及占空比，并生成频率信号；晶体管控制电路根据幅值信号和频率信号完成通断控制并得到目标信号，该目标信号用于驱动LED或其他种类的负载器件。本实例改善了传统驱动LED或其他负载的信号发生系统中单独使用幅值或占空比调节亮度的缺点，以及其驱动LED时亮度受限的问题，有利于提升LED亮度控制的灵活性以及LED照明的均匀性及改善频闪等问题。

Description

一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统

技术领域

本申请涉及操作发光二极管电照明领域，具体而言，本申请涉及一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统。

背景技术

LED的发光原理为半导体材料中电子吸收能量自发辐射，与传统照明方式相比具有响应速度快、发光效率高、体积小、能耗少、寿命长等优点，广泛应用在室内外照明、各种电子显示器、屏幕以及背光照明等领域。

调节LED的亮度是LED照明或显示应用中的基本要求。LED应用场景中除了对亮度调节的线性度这一基本需求有较高要求外，在显示器及背光照明中，对其闪烁频率也提出了较高的要求。LED照明或显示亮度调节目前主要有线性驱动亮度调节和开关型驱动亮度调节两种方式。

线性驱动亮度调节方式利用了低于额定电流的LED驱动电流与发光强度基本保持线性关系的特性，通过调节驱动电流的大小可以调节LED的光强。该方式有效率低、调节性差等问题。另外， LED的光谱波长会随着驱动电流的改变发生变化从而产生光谱偏移。光谱偏移现象的存在在LED显示器等RGB混色需要被精确控制亮度的应用中会造成颜色失真从而对使用产生严重影响。

开关型驱动亮度调节方式是指使用一个占空比可调的方波信号驱动LED，占空比越大则LED的发光时间越长，因为人眼存在视觉残留效果所以以人眼看来LED的亮度值就越高。方波信号频率越高，则在人眼下LED越接近持续点亮，对人眼的保护作用也越好。在LED用于显示6.5MHz的视频信号的应用中，对开关型驱动亮度调节的频率提出了更高的要求。而现有的开关型驱动亮度调节系统一般为百赫兹级别，无法满足LED在视频显示或背光照明的中的需求。

在现有的技术条件下，系统输出方波信号的幅值和频率相互限制，即在占空比可调的（PWM）信号发生系统输出频率保持不变的前提下系统的输出电压幅值存在上限，由LED的I-V特性可知，LED的驱动电流会相应的受到限制从而导致LED照明或显示系统的亮度值受到限制。

本专利提出了一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统，本系统采用线性驱动和开关型驱动协同工作的形式，即在通过驱动电压调节LED的驱动电流的同时调节PWM输出信号的频率和占空比，解决了传统用于调节LED亮度的PWM信号发生系统输出幅值和频率相互限制导致的LED显示或照明系统亮度受到限制的问题。

发明内容

本申请针对现有技术的缺点，提出一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统，能够对用于照明或显示的LED实现频率和亮度的调节。

本申请实施例提供了一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统，该系统包括：幅值控制子系统、频率控制子系统和晶体管控制电路；

所述幅值控制子系统被配置为获取LED显示或照明所需亮度值对应的幅值，或其他负载目标信号的幅值，并根据该幅值生成相应的幅值信号，并将所述幅值信号传输至所述晶体管控制电路；

所述频率控制子系统被配置为获取LED显示或照明所需亮度值对应的频率及占空比，或其他负载目标信号的频率及占空比，并根据该频率及占空比生成相应的频率信号，并将所述频率信号传输至所述晶体管控制系统；

所述晶体管控制电路根据所述幅值信号和所述频率信号生成对应参数（幅值和频率）的方波信号，将所述方波信号施加至LED以使所述LED在所述方波信号的驱动下进行工作。

可选地，所述晶体管控制电路包括二极管、三极管、场效应管等具有开关控制作用的晶体管以及相应的外部电路构成，所述晶体管控制电路的第一端与与所述幅值控制子系统电连接，所述晶体管控制电路的第二端与所述频率控制子系统电连接。

可选地，所述幅值控制控制子系统包括幅值控制单元和与所述幅值控制单元电连接的电源输出单元；

所述幅值控制单元被配置为根据所述LED所需亮度值产生幅值控制信号，并将所述幅值控制信号传输至所述电源输出单元；

所述电源输出单元被配置为根据所述幅值控制信号生成所述幅值电压信号，并将所述幅值电压信号传输至所述晶体管控制电路的第一端。

可选地，所述电源输出单元包括电源控制模块和与所述电源控制模块电连接的电源模块；

所述电源控制模块根据所述幅值控制信号生成电源控制信号，并将所述电源控制信号传输至所述电源模块；

所述电源模块根据所述电源控制信号生成所述幅值电压信号，并将所述幅值电压信号传输至所述晶体管控制电路的第一端。

可选地，所述频率控制子系统包括频率控制单元和与所述频率控制单元电连接的频率信号发生单元；

所述频率控制单元被配置为获取LED显示或照明所需亮度值对应的频率及占空比，或其他负载目标信号的频率及占空比，并根据该频率及占空比生成相应的频率控制信号，并将所述频率控制信号传输至所述频率信号发生单元；

所述频率信号发生单元被配置为根据所述频率控制信号生成频率电压信号，并将所述频率电压信号传输至所述晶体管控制电路的第二端，所述频率电压信号包括电压值不同的第一跳变电压信号和第二跳变电压信号，所述第一跳变电压信号高于所述第二跳变电压信号；

所述晶体管控制电路所述幅值电压信号和所述频率电压信号生成工作电压并根据所述工作电压导通或断开。

可选地，所述幅值控制子系统还被配置为当所述方波信号发生系统用于驱动LED时且LED的寄生电容参数大于设定阈值时，以预充电压向所述LED进行预充电，所述预充电压低于所述晶体管控制电路的导通电压。

可选地，当所述频率电压信号为所述第二跳变电压信号则所述晶体管控制电路的工作电压大于或等于所述晶体管控制电路的阈值电压以使所述晶体管控制电路处于导通状态，当所述频率电压信号为所述第一跳变电压信号则所述晶体管控制电路的工作电压小于所述晶体管控制电路的阈值电压以使所述晶体管控制电路处于断开状态。

可选地，当所述频率电压信号为所述第二跳变电压信号则所述晶体管控制电路的工作电压大于或等于所述晶体管控制电路的阈值电压以使所述晶体管控制电路处于导通状态，当所述频率电压信号为所述第一跳变电压信号则所述晶体管控制电路的工作电压大于或等于所述晶体管控制电路的阈值电压且所述控制驱动电流小于设定电流以使所述晶体管控制电路处于准关断状态。

可选地，当所述频率电压信号为所述第一跳变电压信号和所述第二跳变电压信号时，所述晶体管控制电路的工作电压均大于或等于所述晶体管控制电路的阈值电压且所述晶体管控制电路的工作电流均大于或等于设定电流，则所述晶体管控制电路处于错误工作状态所述幅值控制子系统停止输出功率电压信号。

可选地，所述幅值电压信号低于频率电压信号时，晶体管控制电路会处于截止状态，从而对电路系统和LED形成保护。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：

本申请实施例提供用于LED显示或照明调节LED显示或照明亮度的幅值和频率可调的高功率数控方波信号发生系统，解决了因传统用于调节LED显示或照明亮度的PWM信号发生系统输出幅值和频率相互限制导致的LED显示或照明系统亮度受到限制的问题，有利于提升LED显示或照明系统亮度控制的灵活性及提高LED显示或照明均匀性及改善频闪问题。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的又一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的再一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另又一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统所驱动的LED灯板的结构示意图。

附图标记：

1-幅值控制子系统；11-幅值控制单元；12-电源输出单元；121-电源控制模块；122-电源模块；

2-频率控制子系统；21-频率控制单元；22-频率信号发生模块；

3-晶体管控制电路；

4-LED设备；41-承载结构，42-LED。

具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语），具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

本申请提供用于调节LED亮度的高功率数控方波信号发生系统，旨在解决现有技术的如上技术问题。

本申请实施例提供了一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统，如图1所示，本实施例所提供的系统包括幅值控制子系统1、频率控制子系统2和晶体管控制电路3。

幅值控制子系统1被配置为获取LED显示或照明所需亮度值对应的幅值，或其他负载目标信号的幅值，并根据该幅值生成相应的幅值信号，并将幅值信号传输至晶体管控制电路3。

频率控制子系统2被配置为获取LED显示或照明所需亮度值对应的频率及占空比，或其他负载目标信号的频率及占空比，并生成相应的频率信号，并将频率信号传输至晶体管控制电路3。

晶体管控制电路3根据幅值信号和频率信号生成方波信号，将所述方波信号施加至LED设备4（既包含单独的发光二极管也包含由若干个发光二极管组成的照明或显示设备）以使LED设备4在所述方波信号的驱动下进行工作。

需要说明的是，本申请中所说的LED可以为用于发光的LED灯板，也可以为用于显示的LED显示屏。

本实施例提供的用于调节LED亮度的高功率数控方波信号发生系统，频率控制子系统2和幅值控制子系统1相互独立，解决了传统的用于调节LED显示或照明亮度的方波信号发生系统输出频率与输出幅值相互制约的问题；并且未使用传统放大电路，消除了传统用于调节LED显示或照明亮度的信号发生系统系统输出幅值与系统输出频率相互限制的问题，从而解决了LED显示或照明系统的亮度受到限制的问题，有利于提升LED显示或照明系统亮度控制的灵活性及提高LED显示或照明均匀性及改善频闪问题。

可选地，如图2所示，本实施例提供的用于调节LED亮度的高功率数控方波信号发生系统中，幅值控制子系统1还被配置为当LED设备4的寄生电容参数大于设定阈值时，以预充电压向LED设备进行预充电，预充电压低于晶体管控制电路导通电压。

在电路中，LED设备4，其内部的寄生电容对其性能影响较大。具体地，当在高频驱动下，LED设备4两端的电压由0突变时，首先会对寄生电容进行充电，此时LED设备4两端存在电压差但并没有导通，这会引起LED设备4开启的延迟，降低控制的精确度。若LED设备4每次开启时两端电压由预充电电压上升到所需的工作电压，则缩短了寄生电容的充电时间，相当于提升了LED设备4的响应速度，提升了控制的精确度。

可选地，如图3所示，本实施例提供的用于调节LED亮度的高功率数控方波信号发生系统中，所述晶体管控制电路3包括二极管、三极管、场效应管等具有开关控制作用的晶体管以及相应的外部电路构成，所述晶体管控制电路的第一端与与所述幅值控制子系统1电连接，所述晶体管控制电路的第二端与所述频率控制子系统2电连接。

所述晶体管以二极管为例，二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关，因此二极管可以当做开关来使用。在本实施例中，晶体管控制电路管即作为开关使用。

本实施例提供的用于调节LED亮度的高功率数控方波信号发生系统通过频率控制子系统2以反逻辑的方式来控制晶体管控制电路3两端的电压的形式实现开关功能，产生方波，解决了传统用于调节LED显示或照明亮度的方波信号发生系统输出端驱动力不足的问题，避免了额外传输线串扰的产生以及设计成本增加的问题。

可选地，如图4所示，本实施例提供的用于调节LED亮度的高功率数控方波信号发生系统中，幅值控制控制子系统包括幅值控制单元11和与幅值控制单元11电连接的电源输出单元12；幅值控制单元11被配置为获取LED显示或照明所需亮度值对应的幅值，或其他负载目标信号的幅值，并根据该幅值生成相应的幅值控制信号，并将幅值控制信号传输至电源输出单元12；电源输出单元12被配置为根据幅值控制信号生成幅值电压信号，并将幅值电压信号传输至晶体管控制电路的第一端。

具体地，如图5所示，本实施例提供的用于调节LED亮度的高功率数控方波信号发生系统中，电源输出单元12包括电源控制模块121和与电源控制模块121电连接的电源模块122；电源控制模块121根据幅值控制信号生成电源控制信号，并将电源控制信号传输至电源模块122；电源模块122根据电源控制信号生成幅值电压信号，并将幅值电压信号传输至晶体管控制电路3的第一端。

可选地，如图4或图5所示，本实施例提供的用于调节LED亮度的高功率数控方波信号发生系统中，频率控制子系统2包括频率控制单元和与频率控制单元电连接的频率信号发生单元；频率控制单元被配置为获取LED显示或照明所需亮度值对应的频率及占空比，或其他负载目标信号的频率及占空比，并生成相应的频率控制信号，并将频率控制信号传输至频率信号发生单元；频率信号发生单元被配置为根据频率控制信号生成频率电压信号，并将频率电压信号传输至晶体管控制电路3的第二端，频率电压信号包括电压值不同的第一跳变电压信号和第二跳变电压信号，第一跳变电压信号高于第二跳变电压信号；晶体管控制电路3根据幅值电压信号和频率电压信号生成工作电压并根据工作电压导通或断开。

需要说明的是，当所述用于调节LED亮度的高功率数控方波信号发生系统中用于驱动LED设备时，目标信号的幅值和频率信号取决于LED设备4，LED设备4的工作参数是指LED设备4的需要的工作电压、驱动电流频率以及占空比等。

具体地，照明LED在某次工作过程中需要以3V的驱动电压、20MHz的频率以及75%的占空比进行工作，则频率控制单元根据这个20MHz的频率以及75%生成一个频率控制信号，频率信号发生单元再根据上述频率控制信号生成一个20MHz频率75%占空比的电压信号，该频率电压信号的幅值则根据幅值电压信号以及照明LED所需的电压进行确定。若晶体管控制电路第一端的幅值电压信号为3V，则幅值电压信号的第二跳变电压为0V时晶体管控制电路导通，而幅值电压信号为第一跳变电压时生成的工作电压使晶体管控制电路断开。

具体地，频率控制子系统2根据LED显示或照明所需亮度值对应的频率及占空比，或其他负载目标信号的频率及占空比产生相应的频率电压信号Vf，实现对输出信号的频率控制，频率控制子系统2输出为高电平VfH=b（第一跳变电压信号）或者低电平时VfL=0（第二跳变电压信号）。

晶体管控制电路两端的压降称为工作电压用Vload表示， Vload=Vsupply-Vf，其中，Vsupply为功率控制子系统1输出的幅值电压信号。则本实施例提供的用于调节LED亮度的高功率数控方波信号发生系统中，当频率控制子系统2输出的高电压即Vf=VfH时，工作电压为低电压，即VloadL=Vsupply-VfH=Vsupply-b；当频率控制子系统2输出低电压即Vf=VfL时，则工作电压为高电压，即VloadH=Vsupply-VfL=Vsupply。

本实施例提供的用于调节LED显示或照明亮度的方波信号发生系统具有多种工作模式，以下结合具体实施例对本申请提供的方波信号发生系统进行详细说明。

在第一种工作模式下，即完全开关工作模式，在这种工作模式下，当频率电压信号为第二跳变电压信号则晶体管控制电路的工作电压大于或等于为晶体管控制电路的阈值电压以使该晶体管控制电路处于导通状态，当频率电压信号为第一跳变电压信号则该晶体管控制电路的工作电压小于该晶体管控制电路的阈值电压以使该晶体管控制电路处于断开状态。即在这种工作模式下，晶体管控制电路完全开启或者完全断开。

具体地，当频率控制子系统2输出低电平（第二跳变电压信号）时LED设备4处于大电流高功率工作状态，也就是大电压高功率工作状态，晶体管控制电路此时的工作电压Vload大于阈值电压，工作电流Iload为该晶体管控制电路的标准电流Inormal。当高频率控制子系统2输出高电平时该晶体管控制电路处于零电流（Iload=0）的完全关断工作状态，该晶体管控制电路受频率控制子系统2的控制在大电流（Iload=Inormal）高功率工作状态和零电流（Iload=0）的完全关断工作状态之间切换。

在第二种工作模式下，即近似开关工作模式，在这种工作模式下，当频率电压信号为第二跳变电压信号则晶体管控制电路的工作电压大于或等于晶体管控制电路的阈值电压以使该晶体管控制电路处于导通状态，当频率电压信号为第一跳变电压信号则该晶体管控制电路的工作电压大于或等于晶体管控制电路的阈值电压且控制驱动电流小于设定电流以使该晶体管控制电路处于准关断状态。即在这种工作模式下，晶体管控制电路完全开启或者准关断。

具体地，当频率控制子系统2输出低电平（第二跳变电压信号）时LED设备4处于大电流高功率工作状态，也就是大电压高功率工作状态，晶体管控制电路此时的工作电压Vload大于或等于阈值电压，工作电流Iload为该晶体管控制电路的标准电流Inormal。当高频率控制子系统2输出高电平时该晶体管控制电路的工作电压Vload大于或等于阈值电压，但电流处于小电流（即电流小于设定电流）的准关断状态，该晶体管控制电路受频率控制子系统2的控制在大电流（Iload=Inormal）高功率工作状态和小电流（电流远小于标准电流，即Iload<<Inormal）的准关断状态之间切换。

需要说明的是，电流远小于标准电流Inormal的设定，该设定电流可根据系统中各器件的参数进行设定，例如在一个具体的实施例中，设定电流为5%*Inormal。当然，设定电流也可以为其他电流值，例如2%*Inormal或者3%*Inormal等。

在第三种工作模式下，即异常工作模式，当频率电压信号为第一跳变电压信号和第二跳变电压信号时，晶体管控制电路的工作电压均大于或等于该晶体管控制电路的阈值电压且该晶体管控制电路的工作电流均大于或等于标准电流，则幅值控制子系统1停止输出幅值电压信号。即在这种工作模式下，由于系统处于异常工作模式，则幅值控制子系统1停止向负载模块输出功率电压信号，及该系统停止工作。这时，由于高电压高电流容易引起系统的超负荷，因此可以停止幅值电压信号的输出，即本实施例提供的用于调节LED亮度的高功率数控方波信号发生系统停止工作，能够对系统进行保护。

具体地，当频率电压高于功率电压时由于晶体管控制电路的反向截止特性，系统电路处于开路状态，使得LED和系统电路得到保护。

本例提供的用于调节LED亮度的高功率数控方波信号发生系统，通过控制LED设备4在小电流准关断工作状态或零电流完全关断状态与大电流高功率工作状态之间切换，实现了对输出信号频率及占空比的控制，与传统用于调节LED显示或照明亮度的方波信号发生系统相比减小了电压跳变范围，解决了其在高功率输出的情况下因上升、下降时间的增加造成的对输出频率的限制的问题。

需要说明的是，不论采用近似开关工作模式还是完全开关工作模式，本实施例提供的用于调节LED亮度的高功率数控方波信号发生系统都能够实现对输出功率电压信号和频率电压信号的控制，其中系统的输出功率直观的反映到功率电压信号Vsupply上，而系统的输出频率由频率控制子系统2控制。

需要说明的是，经过验证，而本实施例提供的用于调节LED显示或照明亮度的功率和频率可调的高功率数控高频开关系统可实现250MHz输出频率下，最大输出电流为Inormal_max=100mA的负荷，LED设备4Vload的数值取决于LED设备4自身的I-V特性，则此时系统的输出功率即LED设备4的功率为i*Vload，其中，i为LED设备4的工作电流。

本实施例提供的用于调节LED亮度的高功率数控方波信号发生系统可以通过幅值控制子系统1调节输出信号的幅值，同时可以通过频率控制子系统2调节输出信号的频率及占空比，实现了系统的输出幅值和频率以及占空比的实时可调；并且输出功率单独由幅值控制子系统1，与传统的方波信号发生系统相比减少了模拟器件的使用，有效减小了传统用于调节LED亮度的高功率数控方波信号发生系统因使用模拟器件带来的电路延时问题。

具体地，LED设备4可以包括多个LED42以及用于承载上述多个LED42的承载结构41，通过控制这些LED42的亮灭可用于表示时间。例如，在一个具体实施例中，设置 8 个LED42，这 8 LED42依次编号为第 1 号至第 8 号。在某一频率下，设定LED42的亮灭周期随着编号的增加以 2n 的形式递增，将发光二极管（LED）亮一次或暗一次的时间半周期设为T， 发光二极管（LED）的周期则为 2T，例如：

2T1=20μs，闪烁 128 次；

2T2=40μs，闪烁 64 次；

2T3=80μs，闪烁 32 次；

2T4=160μs，闪烁 16 次；

2T5=320μs，闪烁 8 次；

2T6=640μs，闪烁 4 次；

2T7=1.28ms，闪烁 2 次；

2T8=2.56ms，闪烁 1 次。

基于LED设备4包括上述多个LED42的实施例，则本申请的高频开关控制系统可用于对高速相机的启动时差的校正，例如，两台高速相机分别为第一相机和第二相机，将第一相机和第二相机的帧率设置为 10000fps/s，曝光时间设置为 10μs。

则这两台高速相机通过对上述多个LED42的亮灭进行拍摄，由于这些LED42的不同亮灭组合可以表示不同的时刻，并且在高速相机的曝光时间内，LED42亮的时间越长则该高速相机获得的图像中相应的LED42的灰度值越大，因此，通过对这两台高速相机拍摄的图像中这些LED42的灰度信息进行处理，能够判断这两台高速相机的启动是否有时差以及时差为多少，并基于此进行校正。

当然，本申请提供的用于调节LED亮度的高功率数控方波信号发生系统还可以应用于对其他负载器件进行控制。

需要说明的是，虽然本申请中是以“LED”作为负载器件，但在实际应用中，以扬声器或蜂鸣器等作为负载器件，应视为简单替换，仍包括在本申请的保护范围之内。

应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：

本申请实施例提供的用于调节LED亮度的高功率数控方波信号发生系统，频率控制子系统和幅值控制子系统相互独立，解决了传统用于调节LED显示或照明亮度的方波信号发生系统输出频率与输出幅值相互制约的问题；并且未使用传统放大电路，消除了传统用于调节LED显示或照明亮度的PWM信号发生系统LED显示或照明因使用放大器造成的系统输出幅值与系统输出频率相互限制的问题，从而解决了LED显示或照明系统的亮度受到限制的问题，有利于提升LED显示或照明系统亮度控制的灵活性及提高LED显示或照明均匀性及改善频闪问题。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。例如，上述晶体管控制电路也可以采用诸如三极管等起到开关作用的电子器件进行替换。

Claims (9)

1.一种用于调节LED的高频高功率数控方波信号发生系统，其特征在于，所述系统包括：幅值控制子系统、频率控制子系统和晶体管控制电路；

所述幅值控制子系统用于获取LED所需亮度值对应的幅值，或其他负载目标信号的幅值，并根据该幅值生成对应的幅值信号，并将所述幅值信号传输至所述晶体管控制电路；

所述频率控制子系统用于获取LED所需亮度值对应的频率及占空比，或其他负载目标信号的频率及占空比，并根据该频率及占空比生成对应的频率信号，并将所述频率信号传输至所述晶体管控制电路；

所述晶体管控制电路根据所述幅值信号和所述频率信号控制通断，并在晶体管控制电路的第二端与LED相连；

所述晶体管控制电路的第一端与所述幅值控制子系统电连接，所述晶体管控制电路的第二端与所述LED的第一端电连接，所述频率控制子系统与所述LED的第二端电连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述幅值控制子系统包括幅值控制单元与所述幅值控制单元电连接的电源输出单元；

所述幅值控制单元被配置为获取LED显示或照明所需亮度值对应的幅值，或其他负载目标信号的幅值，并根据该幅值生成相应的幅值信号，并将所述幅值控制信号传输至所述电源输出单元；

所述电源输出单元被配置为根据所述幅值控制信号生成幅值电压信号，并将所述幅值电压信号传输至所述晶体管控制电路的第一端。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述电源输出单元包括电源控制模块和与所述电源控制模块电连接的电源模块；

所述电源控制模块根据所述幅值控制信号生成电源控制信号，并将所述电源控制信号传输至所述电源模块；

所述电源模块根据所述电源控制信号生成所述幅值电压信号，并将所述幅值电压信号传输至所述晶体管控制电路的第一端。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述频率控制子系统包括频率控制单元和与所述频率控制单元电连接的频率信号发生单元；

所述频率控制单元被配置为获取LED显示或照明所需亮度值对应的频率及占空比，或其他负载目标信号的频率及占空比，并根据该频率及占空比生成相应的频率信号，并将所述频率控制信号传输至所述频率信号发生单元；

所述频率信号发生单元被配置为根据所述频率控制信号生成频率电压信号，并将所述频率电压信号传输至所述晶体管控制电路的第二端，所述频率电压信号包括电压值不同的第一跳变电压信号和第二跳变电压信号，所述第一跳变电压信号高于所述第二跳变电压信号；

所述晶体管控制电路根据所述幅值电压信号和所述频率电压信号生成工作电压并根据所述工作电压导通或断开。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，当所述信号发生系统用于驱动LED时所述幅值控制子系统还被配置为当所述LED的寄生电容参数大于设定阈值时，以预充电压向所述LED进行预充电，所述预充电压低于所述晶体管控制电路的导通电压。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，当所述频率电压信号为所述第二跳变电压信号则所述晶体管控制电路的工作电压大于或等于所述晶体管控制电路的阈值电压以使所述晶体管控制电路处于导通状态，当所述频率电压信号为所述第一跳变电压信号则所述晶体管控制电路的工作电压小于所述晶体管控制电路的阈值电压以使所述晶体管控制电路处于断开状态。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，当所述频率电压信号为所述第二跳变电压信号则所述晶体管控制电路的工作电压大于或等于所述晶体管控制电路的阈值电压以使所述晶体管控制电路处于导通状态，当所述频率电压信号为所述第一跳变电压信号则所述晶体管控制电路的工作电压大于或等于所述晶体管控制电路的阈值电压且控制驱动电流小于设定电流以使所述晶体管控制电路处于准关断状态。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，当所述频率电压信号为所述第一跳变电压信号和所述第二跳变电压信号时，所述晶体管控制电路的工作电压均大于或等于所述晶体管控制电路的阈值电压且所述晶体管控制电路的工作电流均大于或等于设定电流，则所述晶体管控制电路处于错误工作状态，所述幅值控制子系统停止输出幅值电压信号。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述幅值电压信号低于频率电压信号时，所述晶体管控制电路会处于截止状态，从而对所述信号发生系统和LED进行保护。

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