專(zhuān)利名稱(chēng)：基于連續(xù)電流檢測(cè)和浮地的恒流led驅(qū)動(dòng)器的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
此披露涉及LED驅(qū)動(dòng)器，更具體的，是控制一個(gè)降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器采用浮地電流檢測(cè)達(dá)到精確恒流調(diào)節(jié)。
背景技術(shù)：
在許多LED的應(yīng)用中，特別是在AC-DC LED燈照明的應(yīng)用中，一個(gè)恒定的LED電流是必要的。在AC - DC LED驅(qū)動(dòng)器的現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)用中，對(duì)峰值電感電流控制是使用降壓模式配置，參考圖I。I是輸入電容；2是肖特基二極管(續(xù)流二極管)，用于降壓型LED驅(qū)動(dòng)器；3是電容器，用于平滑LED電流；4是電感；5是LED串；6是功率M0SFET，用于降壓型LED驅(qū)動(dòng)器；7是電流檢測(cè)電阻；8是用于對(duì)振蕩頻率進(jìn)行編程的電阻；9是連接VDD的輸出 電容；VDD是一個(gè)內(nèi)部產(chǎn)生的且被調(diào)節(jié)的輸出電壓。LD是用作對(duì)LED電流的線性調(diào)光；PWMD是對(duì)于LED電流做脈寬調(diào)制的輸入端；R0SC是用于連接電阻8來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行編程；GND是用于接地；CS是用于在開(kāi)關(guān)(6)源極的電流檢測(cè)；GATE是用于連接到開(kāi)關(guān)(6)。峰值電流模式調(diào)節(jié)是用于電感峰值電流調(diào)節(jié)。對(duì)LED電流峰值的調(diào)節(jié)是當(dāng)外部電源MOSFET開(kāi)啟時(shí)，CS引腳監(jiān)視在CS端電壓。一旦在CS的電壓水平超過(guò)預(yù)先確定的值時(shí)，電源開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，直到下一個(gè)時(shí)鐘周期的到來(lái)。這個(gè)時(shí)鐘周期是由振蕩電阻進(jìn)行產(chǎn)生，這就是所謂的PWM峰值電流模式控制，參考圖2。開(kāi)關(guān)波形(SWITCH waveform)是在開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的電壓波形，其值取于一個(gè)在開(kāi)關(guān)(6)，二極管(2)和電感(4)的聯(lián)接處。CLOCK是由內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)。下降沿將觸發(fā)開(kāi)關(guān)6開(kāi)啟。IL是電感(4)的電流波形。該峰值電流PWM降壓模式的LED的調(diào)節(jié)控制的缺點(diǎn)是，調(diào)節(jié)是在電感的峰值電流，而不是平均電流。如果電壓或溫度變化時(shí)，其LED電流會(huì)隨著變化，LED平均電流無(wú)法保持恒定。在許多應(yīng)用中，需要的是更準(zhǔn)確的平均LED電流。目前的解決方案是在峰值電流達(dá)到所編程的值時(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān)。而新的發(fā)明是通過(guò)一個(gè)檢測(cè)電阻連續(xù)地檢測(cè)電感電流，調(diào)節(jié)流過(guò)電阻的平均電流，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的LED電流調(diào)節(jié)。它可以在連續(xù)導(dǎo)通模式和非連續(xù)導(dǎo)通模式下工作。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提出一種基于連續(xù)電流檢測(cè)和浮地的恒流LED驅(qū)動(dòng)器的控制方法，以獲得精確的LED電流調(diào)節(jié)。技術(shù)方案
基于連續(xù)電流檢測(cè)和浮地的恒流LED驅(qū)動(dòng)器的控制方法，包括利用感應(yīng)流經(jīng)電感的電流并轉(zhuǎn)換為電壓與內(nèi)部控制電壓進(jìn)行比較的步驟。電流的感應(yīng)是通過(guò)感應(yīng)電阻進(jìn)行的。由于感應(yīng)電阻是與電感串聯(lián)，電阻電流即是電感電流。電感電流通過(guò)電阻電壓進(jìn)入誤差放大器。誤差放大器的輸出電容具有低通濾波器的作用。此誤差放大器的輸出產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部控制電壓。一種實(shí)現(xiàn)方式是感應(yīng)到的電阻電壓與內(nèi)部控制電壓將進(jìn)行比較，一旦感應(yīng)的電壓高于預(yù)定值時(shí)，開(kāi)關(guān)被關(guān)閉。另外一種實(shí)現(xiàn)方式是振蕩器斜坡信號(hào)與內(nèi)部控制電壓進(jìn)行比較。一旦振蕩器斜坡電壓高于內(nèi)部控制電壓時(shí)，開(kāi)關(guān)關(guān)閉。兩種實(shí)現(xiàn)方式均利用據(jù)有低通特性的內(nèi)部控制電壓來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)恒流的目的。有益效果 本發(fā)明的有益效果在于，保持了恒定的LED電流，從而取得光強(qiáng)度的一致性。它與電壓或穩(wěn)定變化無(wú)關(guān)，即使在LED的數(shù)量很少的情況下。


圖I.現(xiàn)有技術(shù)，采用峰值電流控制的降壓模式LED驅(qū)動(dòng)器；
圖2.現(xiàn)有技術(shù)，降壓模式峰值電流PWM控制波形；
圖3.用浮地和PWM平均電流模式控制；
圖4.采用平均電流模式浮地降壓型LED驅(qū)動(dòng)器的重要波形；
圖5.實(shí)施例一浮地型PWM平均電流模式框 圖6.實(shí)施例二浮地型PWM平均電流模式框圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述?，F(xiàn)以一個(gè)降壓模式的LED驅(qū)動(dòng)器使用平均電流模式以達(dá)到精準(zhǔn)LED電流調(diào)節(jié)，其中LED驅(qū)動(dòng)器包括以下部分
一個(gè)電感器件；
一個(gè)二極管，介于接地端和SW節(jié)點(diǎn)之間；
一個(gè)開(kāi)關(guān)裝置(一個(gè)MOSFET或雙極型晶體管)提供連接VIN到感應(yīng)電阻；
一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置的開(kāi)關(guān)控制電路，使電源能在降壓型模式下操作對(duì)LED電流調(diào)
節(jié);
一個(gè)感應(yīng)電阻用來(lái)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)電流的限制，和對(duì)平均電感電流的調(diào)節(jié)。例如，開(kāi)關(guān)控制電路可配置多個(gè)LED。恒流是通過(guò)感應(yīng)電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)。這個(gè)控制電路包括一個(gè)內(nèi)置振蕩器作固定頻率運(yùn)行。一個(gè)電流感應(yīng)放大器連接到SW和CS引腳用來(lái)監(jiān)測(cè)LED電流通過(guò)感應(yīng)電阻的電壓。該電流感應(yīng)放大器總是通過(guò)感應(yīng)電阻來(lái)監(jiān)測(cè)流過(guò)的電感電流。平均電感電流是流過(guò)(或通過(guò))LED的電流。對(duì)平均電感電流導(dǎo)致LED電流被精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)。本發(fā)明提出了一種新的解決方案，其中高電壓的AC - DC降壓調(diào)節(jié)器采用的浮地方案可用來(lái)在固定的頻率下精確地控制LED電流。這就是所謂的PWM平均電流模式控制。引腳VIN是用于電壓輸入；GATE是連接到外部的MOSFET 14 ；Sff為開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)；CS為電流檢測(cè)節(jié)點(diǎn)，連接到電阻15和電感16的其中一個(gè)終端；10是輸入電容；11是電阻；12是具有反偏作用的高壓二極管；13為一個(gè)電容；14是一個(gè)高壓功率MOSFET ；15是一個(gè)電阻；16是一個(gè)電感；17是一個(gè)電容，與一個(gè)LED串18并聯(lián)，用于過(guò)濾高頻波紋；19是肖特基續(xù)流二極管。參見(jiàn)圖3。開(kāi)關(guān)波形是在開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的電壓波形，其值取于一個(gè)在開(kāi)關(guān)(14)源，二極管(19)陰極和電阻(15)的聯(lián)接處。CLOCK是由內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)。下降沿將觸發(fā)開(kāi)關(guān)6開(kāi)啟。IL是電感(16)的電流波形。虛線是平均電流，標(biāo)記為ISENSE。圖中IL是被用于連續(xù)導(dǎo)通模式，但也可應(yīng)用于非連續(xù)導(dǎo)通模式。參見(jiàn)圖4實(shí)施例一
20是功率MOSFET用于開(kāi)關(guān)；21是檢測(cè)電阻，它可以內(nèi)置于IC或外置；22是個(gè)電感；23是個(gè)電容用于過(guò)濾高頻波紋；24是個(gè)LED串；25是肖特基續(xù)流二極管；26是誤差放大器用來(lái)檢測(cè)流過(guò)電阻21的電流；27是一個(gè)電容；28是一個(gè)電壓比較器；29是S-R觸發(fā)器；30是一個(gè)控制邏輯塊。參見(jiàn)圖5。在時(shí)鐘周期的開(kāi)始，開(kāi)關(guān)(一個(gè)MOSFET或雙極晶體管)開(kāi)啟。電流路徑從VIN通過(guò)電感器和LED到地。此電流的感應(yīng)是通過(guò)感應(yīng)電阻進(jìn)行的。當(dāng)電流升高到一個(gè)預(yù)定值時(shí)，開(kāi)關(guān)關(guān)閉。續(xù)流二極管打開(kāi)，電感電流繼續(xù)流動(dòng)。該開(kāi)關(guān)在時(shí)鐘周期的剩余部分關(guān)閉。電流檢測(cè)放大器在開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)仍然工作，而且所檢測(cè)的電流通過(guò)電壓反饋來(lái)調(diào)整內(nèi)部控制電壓以達(dá)到調(diào)節(jié)占空比的目的。一旦在下一個(gè)時(shí)鐘周期到達(dá)時(shí)，開(kāi)關(guān)再次打開(kāi)，感應(yīng)到的電壓與內(nèi)部控制電壓將進(jìn)行比較。一旦感應(yīng)的電壓高于預(yù)定值時(shí)，開(kāi)關(guān)被再次關(guān)閉。該動(dòng)作在時(shí)鐘運(yùn)行時(shí)循環(huán)往復(fù)。圖4顯示了典型的開(kāi)關(guān)波形，時(shí)鐘，電感電流和用來(lái)產(chǎn)生內(nèi)部控制電壓的平均感應(yīng)電流。電流感應(yīng)模式可在非連續(xù)傳導(dǎo)模式(DCM)和連續(xù)傳導(dǎo)模式(CCM)下工作。圖5顯示了采用平均電流模式浮地降壓型LED驅(qū)動(dòng)器的關(guān)鍵部分。其控制電壓是通過(guò)誤差放大器產(chǎn)生的。電感電流有紋波且對(duì)它的米樣相對(duì)于內(nèi)部控制電壓來(lái)確定開(kāi)關(guān)在一個(gè)時(shí)鐘周期里的開(kāi)啟時(shí)間。有一個(gè)內(nèi)部振蕩器運(yùn)行操作在固定頻率下?？刂齐娐分挥懈〉囟鴽](méi)有實(shí)地來(lái)用于高端的開(kāi)關(guān)和其控制，參考圖5。實(shí)施例二
圖6展示了另一個(gè)對(duì)于LED電流控制的實(shí)現(xiàn)方法；31是功率MOSFET作為開(kāi)關(guān)；32是檢測(cè)電阻，既可以內(nèi)置于IC或外置；33是個(gè)電感；34是個(gè)電容用于過(guò)濾高頻波紋；35是個(gè)LED串；36是續(xù)流二極管；37為誤差放大器用來(lái)檢測(cè)流過(guò)電阻32的電流；38是個(gè)電容；39是個(gè)電壓比較器；40是個(gè)控制邏輯塊。在時(shí)鐘周期的開(kāi)始，開(kāi)關(guān)(一個(gè)MOSFET或雙極晶體管)開(kāi)啟。電流路徑從VIN通過(guò)電感器和LED到地。此電流的感應(yīng)是通過(guò)感應(yīng)電阻進(jìn)行的。當(dāng)電流升高到一個(gè)內(nèi)部控制電壓調(diào)節(jié)的預(yù)定值時(shí)，開(kāi)關(guān)關(guān)閉。續(xù)流二極管打開(kāi)，電感電流繼續(xù)流動(dòng)。該開(kāi)關(guān)在時(shí)鐘周期的剩余部分關(guān)閉。電流檢測(cè)放大器在開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)仍然工作，而且所檢測(cè)的電流通過(guò)電壓反饋來(lái)調(diào)整內(nèi)部控制電壓。一個(gè)內(nèi)部振蕩器，其斜坡電壓在一個(gè)時(shí)鐘周期中上升到一個(gè)閾值，它運(yùn)行時(shí)不停地與內(nèi)部控制電壓作比較。如果振蕩器斜坡信號(hào)達(dá)到內(nèi)部控制電壓值，電壓比較器CMP 39將切換它的輸出來(lái)關(guān)閉功率開(kāi)關(guān)，通過(guò)控制邏輯以達(dá)到調(diào)節(jié)占空比的目的。一旦在下一個(gè)時(shí)鐘周期到達(dá)時(shí)，開(kāi)關(guān)再次打開(kāi)。振蕩器斜坡信號(hào)與內(nèi)部控制電壓將進(jìn)行比較。一旦振蕩器斜坡電壓高于預(yù)定值時(shí)，開(kāi)關(guān)被再次關(guān)閉。該動(dòng)作在時(shí)鐘運(yùn)行時(shí)循環(huán)往復(fù)。上述描述說(shuō)明并介紹本發(fā)明的一個(gè)方面。此外，此披露僅僅展示和介紹了首選方式，但如前所述，這可以被理解為該發(fā)明是可以應(yīng)用在其他各種組合，修改和環(huán)境中，和可以在所表述的發(fā)明概念范圍內(nèi)的改變，其基本概念在該發(fā)明內(nèi)的，都屬于該發(fā)明的保護(hù)范疇。實(shí)施例描述了旨在進(jìn)一步解釋已知的最好模式的此發(fā)明的實(shí)踐。并不是僅限至于此。有此技巧的他人在利用本發(fā)明最先進(jìn)的技術(shù)在這些或其他，體現(xiàn)發(fā)明和由特定的應(yīng)用或使用該發(fā)明可能作的各種修改。因此，此描述說(shuō)明不是意在僅限制此發(fā)明在這里所披露 的形式。
權(quán)利要求
1.基于連續(xù)電流檢測(cè)和浮地的恒流LED驅(qū)動(dòng)器的控制方法，其特征在于，包括利用感應(yīng)流經(jīng)電感的電流并轉(zhuǎn)換為電壓與內(nèi)部控制電壓進(jìn)行比較的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于連續(xù)電流檢測(cè)和浮地的恒流LED驅(qū)動(dòng)器的控制方法，其特征在于，電流的感應(yīng)是通過(guò)感應(yīng)電阻進(jìn)行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于連續(xù)電流檢測(cè)和浮地的恒流LED驅(qū)動(dòng)器的控制方法，其特征在于，平均感應(yīng)電流用來(lái)產(chǎn)生內(nèi)部控制電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于連續(xù)電流檢測(cè)和浮地的恒流LED驅(qū)動(dòng)器的控制方法，其特征在于，感應(yīng)到的電阻上的電壓與內(nèi)部控制電壓將進(jìn)行比較，一旦感應(yīng)的電壓高于內(nèi)部控制電壓時(shí)，開(kāi)關(guān)被關(guān)閉。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于連續(xù)電流檢測(cè)和浮地的恒流LED驅(qū)動(dòng)器的控制方法，其特征在于，系統(tǒng)內(nèi)部的地是浮地，而非實(shí)地。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于連續(xù)電流檢測(cè)和浮地的恒流LED驅(qū)動(dòng)器的控制方法，其特征在于，功率開(kāi)關(guān)管可以既是MOS管，也可以是雙極型晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于連續(xù)電流檢測(cè)和浮地的恒流LED驅(qū)動(dòng)器的控制方法，其特征在于，功率開(kāi)關(guān)管可以既是MOS管，也可以是雙極型晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于連續(xù)電流檢測(cè)和浮地的恒流LED驅(qū)動(dòng)器的控制方法，其特征在于，通過(guò)誤差放大器的恒流控制是連續(xù)的控制，而非采樣控制。
全文摘要
基于連續(xù)電流檢測(cè)和浮地的恒流LED驅(qū)動(dòng)器的控制方法，包括利用感應(yīng)流經(jīng)電感的電流并轉(zhuǎn)換為電壓與內(nèi)部控制電壓進(jìn)行比較的步驟。本發(fā)明的有益效果在于，保持了恒定的LED電流，從而取得光強(qiáng)度的一致性。它與電壓或穩(wěn)定變化無(wú)關(guān)，即使在LED的數(shù)量很少的情況下。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102655700SQ20121003852
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者陳龍 申請(qǐng)人:陳龍