專利名稱：Led恒流驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，特別涉及一種適用于發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動的恒流電路。
背景技術(shù)：
目前，發(fā)光二極管(LED)的使用越來越普及，用戶對其提出了越來越高的要求。其中電氣隔離和恒流控制技術(shù)因涉及安全和LED使用壽命，因此越來越受到重視。傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)電氣隔離和恒流控制的方法是由常規(guī)磁能感應(yīng)反饋或者光耦反饋方 式實(shí)現(xiàn)。常規(guī)磁能感應(yīng)反饋方式通常由輔組繞組和取樣濾波電路組成。輔組繞組上的電壓會隨輸出電壓的升高而升高，通過采樣此電壓，再經(jīng)濾波電路后變成直流電壓，經(jīng)分壓后連接到誤差放大器的輸入端與電壓基準(zhǔn)比較。此種電路結(jié)構(gòu)簡單，但不可避免受漏感、繞組寄生阻抗及副邊整流濾波電路的寄生阻抗等因素的影響，導(dǎo)致輔組繞組上電壓隨副邊電流變化，進(jìn)而引起輸出電壓變化；同時(shí)輔組繞組使變壓器體積增大，成本升高。光耦反饋方式取輸出端電壓，經(jīng)分壓再與電壓基準(zhǔn)比較，使得電壓基準(zhǔn)陰極電位變化，從而改變流經(jīng)光耦器件的電流，最終實(shí)現(xiàn)改變誤差放大器的誤差電壓。此種電路穩(wěn)壓效果好，但是光耦的電流傳輸比(CTR)會隨時(shí)間和高溫衰減，使得電路不穩(wěn)定，而且外圍元器件較多、使用不便，成本較聞。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單且可實(shí)現(xiàn)恒流驅(qū)動的LED恒流驅(qū)動電路。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種LED恒流驅(qū)動電路，包括變壓器、開關(guān)信號產(chǎn)生單元、驅(qū)動單元，所述變壓器包括原邊繞組、副邊繞組及輔助繞組，所述原邊繞組通過一功率開關(guān)管與一接地的采樣電阻連接，所述開關(guān)信號產(chǎn)生單元通過所述驅(qū)動單元控制所述功率開關(guān)管的通斷，所述副邊繞組通過整流濾波電路與LED連接，所述輔助繞組與所述副邊繞組同相，該電路還包括電壓基準(zhǔn)單元，用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓；峰值電流檢測保持單元，用于在功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)對采樣電阻上的電壓進(jìn)行采樣，并在功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)輸出采樣所得的峰值電壓；誤差放大器單元，所述誤差放大器單元的兩個(gè)輸入端分別與所述電壓基準(zhǔn)單元的輸出端、峰值電流檢測保持單元的輸出端連接；電流比較器單元，其負(fù)輸入端連接所述誤差放大器的輸出端，正輸入端連接采樣電阻，輸出端連接所述開關(guān)信號產(chǎn)生單元的輸入端，當(dāng)電流比較器單元的正輸入端電壓大于負(fù)輸入端電壓時(shí)，電流比較器單兀的輸出端產(chǎn)生信號使所述開關(guān)信號產(chǎn)生單元驅(qū)動所述功率開關(guān)管關(guān)斷；去磁檢測單元，用于檢測副邊繞組的去磁時(shí)間；自適應(yīng)單元，用于自動跟蹤計(jì)算副邊繞組去磁時(shí)間，并按設(shè)定的比例自動順延一定時(shí)間；然后再驅(qū)動所述開關(guān)信號產(chǎn)生單元使功率開關(guān)管導(dǎo)通，所述自適應(yīng)單元與所述去磁檢測單元、開關(guān)信號產(chǎn)生單元、電流比較器單元輸出端連接。
優(yōu)選的，所述輔助繞組一端與第一分壓電阻連接，所述第一分壓電阻的另一端分別與第二分壓電阻及去磁檢測單元連接，所述第二分壓電阻的另一端接地并與輔助繞組的
另一端連接。優(yōu)選的，所述自適應(yīng)單元包括第一電流源、第二電流源、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、電容、RS觸發(fā)器、遲滯比較器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，所述第一電流源通過第一開關(guān)與第三開關(guān)連接，所述第二電流源通過第二開關(guān)與第三開關(guān)連接，所述第三開關(guān)的另一端與電容及遲滯比較器的正輸入端連接，所述電容接地，所述遲滯比較器的負(fù)輸入端與一基準(zhǔn)電壓源連接，所述遲滯比較器的輸出端與所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端連接，所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出端與所述開關(guān)信號產(chǎn)生單元連接，所述RS觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端分別與電流比較器單元的輸出端及去磁檢測單元輸出端連接，所述RS觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端分別與第一開關(guān)、第二開關(guān)連接，所述第三開關(guān)在所述功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)關(guān)斷，在所述功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)導(dǎo)通。
優(yōu)選的，所述RS觸發(fā)器包括第一或非門，第二或非門，所述第一或非門的一輸入端連接所述電流比較器的輸出端，所述第一或非門的另一輸入端連接第二或非門的輸出端；所述第二或非門的一輸入端連接去磁檢測單元的輸出端，所述第二或非門的另一輸入端連接第一或非門的輸出端，所述第一或非門的輸出端控制所述第一開關(guān)，所述第二或非門的輸出端控制所述第二開關(guān)。上述技術(shù)方案具有如下有益效果1)采用該電路可實(shí)現(xiàn)LED恒流控制，提高LED的使用壽命；2)該電路沒有使用光耦器件，從而克服了光耦CTR衰減的問題，提高了電路的穩(wěn)定性；3)采用該電路，功率開關(guān)管的開關(guān)頻率為變頻，能極大改善EMI和諧波畸變。4)采用該電路可大大簡化外圍電路，使應(yīng)用成本大大降低。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖對本專利進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的原理框圖。圖2為固定自適應(yīng)單元原理示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的工作波形圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)介紹。如圖I所示，該LED恒流驅(qū)動電路包括變壓器、電壓基準(zhǔn)單元I、峰值電流檢測保持單元2、誤差放大器單元3、電流比較器單元4、開關(guān)信號產(chǎn)生單元5、驅(qū)動單元6、自適應(yīng)單元7及去磁檢測單元8，電壓基準(zhǔn)單元I用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓VREF。變壓器包括原邊繞組Np、副邊繞組Ns及輔助繞組NA，輔助繞組NA與副邊繞組Ns同相。原邊繞組Np通過一功率開關(guān)管P與一接地的采樣電阻Rcs連接，開關(guān)信號產(chǎn)生單元5通過驅(qū)動單元6控制功率開關(guān)管P的通斷。原邊繞組Np與電源Vin連接,副邊繞組Ns通過整流濾波電路與LED連接，整流濾波電路包括一二極管及一電容CO，通過控制功率開關(guān)管P的通斷可使原邊繞組Np的能量傳遞給副邊繞組Ns，進(jìn)而驅(qū)動LED工作。峰值電流檢測保持單元2用于在功率開關(guān)管P導(dǎo)通時(shí)對采樣電阻Rcs上的電壓進(jìn)行采樣，并在功率開關(guān)管P關(guān)斷時(shí)輸出采樣所得的峰值電壓。在功率開關(guān)管P導(dǎo)通時(shí)，峰值電流檢測保持單元2輸出為低電平，當(dāng)功率開關(guān)管P關(guān)斷時(shí)，峰值電流檢測保持單元2輸出的電壓Vsh為采樣電阻Rcs上的峰值電壓，即采樣時(shí)間內(nèi)通過采樣電阻Rcs的最高電壓值。誤差放大器單元3的兩個(gè)輸入端分別與電壓基準(zhǔn)單元I的輸出端、峰值電流檢測保持單元2的輸出端連接，誤差放大器單元3的輸出端分別與接地的電容Cl及電流比較器單元4的負(fù)輸入端連接，誤差放大器3單元將峰值電流采樣保持單元2的輸出與基準(zhǔn)電壓VREF的誤差值保持放大并作為電流比較器4的一個(gè)參考基準(zhǔn)，電容Cl起整流作用。電流比較器單元4正輸入端與采用電阻Rcs連接，電流比較器單元4的輸出端與開關(guān)信號產(chǎn)生單元5連接。如圖3所示，在功率開關(guān)管P導(dǎo)通時(shí)，流經(jīng)采用電阻Rcs的電流Ip逐漸增加，采用電阻Rcs上的電壓也逐漸增加，當(dāng)采用電阻Rcs上的電壓大于誤差放大器3輸出端的電壓時(shí)，電流比較器單元4產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)信號給開關(guān)信號產(chǎn)生單元5，使開關(guān)信號產(chǎn)生單元5通過驅(qū)動單元6控制功率開關(guān)管P關(guān)斷。去磁檢測單元8用于檢測副邊繞組的去磁時(shí)間。由于副邊繞組Ns與輔助繞組NA同相，因此副邊繞組Ns的去磁時(shí)間與輔助繞組NA的去磁時(shí)間相同，去磁單元8通過檢測輔助繞組NA的去磁時(shí)間就可確定副邊繞組Ns的去磁時(shí)間。輔助繞組NA —端與第一分壓電阻Rl連接，第一分壓電阻Rl的另一端分別與第二分壓電阻R2及去磁檢測單元8連接，第二分壓電阻R2的另一端接地并與輔助繞組NA的另一端連接。當(dāng)副邊繞組Ns去磁時(shí)，其電流Ip逐漸下降，當(dāng)副邊繞組Ns上的電流下降為零時(shí)，第二分壓電阻R2上的電壓也從高電平轉(zhuǎn)化為低電平(即去磁完成)，這樣去磁檢測單元8通過檢測第二分壓電阻R2上的電壓即可確定副邊繞組Ns的去磁時(shí)間。自適應(yīng)單元7分別與去磁檢測單元8、開關(guān)信號產(chǎn)生單元5及電流比較器單元4的輸出端連接，自適應(yīng)單元7用于自動跟蹤計(jì)算副邊繞組Ns去磁時(shí)間，并按設(shè)定的比例自動順延一定時(shí)間，然后再驅(qū)動所述開關(guān)信號產(chǎn)生單元5使功率開關(guān)管P導(dǎo)通。自適應(yīng)單元7的如圖2所示，，包括第一電流源11、第二電流源12、第一開關(guān)SWl、第二開關(guān)SW2、第三開關(guān)SW3、電容C2、RS觸發(fā)器、遲滯比較器9和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器10。第一電流源Il通過第一開關(guān)SWl與第三開關(guān)SW3連接，第二電流源12通過第二開關(guān)SW2與第三開關(guān)SW3連接，第三開關(guān)SW3的另一端與電容C2及遲滯比較器9的正輸入端連接，電容C2接地。遲滯比較器9的負(fù)輸入端與一基準(zhǔn)電壓源VREF2連接，遲滯比較器9的輸出端與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器10的輸入端連接，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器10的輸出端與開關(guān)信號產(chǎn)生單元連接5。RS觸發(fā)器包括第一或非門NORl，第二或非門N0R2，第一或非門NORl的一輸入端連接電流比較器的輸出端CS0FF，第一或非門NORl的另一輸入端連接第二或非門N0R2的輸出端；第二或非門N0R2的一輸入端連接去磁檢測單元8的輸出端Z⑶，第二或非門N0R2的另一輸入端連接第一或非門NORl的輸出端。第一或非門NORl的輸出端與第一開關(guān)SWl連接，控制第一開關(guān)SWl的開關(guān)；第二或非門N0R2的輸出端與第二開關(guān)SW2連接，控制第二開關(guān)SWI的開關(guān)。該自適應(yīng)單元7在工作時(shí)，當(dāng)電流比較器單元4產(chǎn)生信號使功率開關(guān)管P關(guān)斷時(shí)， RS觸發(fā)器控制第一開關(guān)SWl導(dǎo)通、第二開關(guān)SW2斷開，此時(shí)第一電流源Il經(jīng)第一開關(guān)SWl、第三開關(guān)SW3給電容C2充電，當(dāng)去磁檢測單元8檢測到副邊繞組Ns去磁完成后，去磁檢測單元8發(fā)出信號給RS觸發(fā)器，RS觸發(fā)器控制第一開關(guān)SWl斷開、第二開關(guān)SW2導(dǎo)通，此時(shí)電容C2通過第三開關(guān)SW3、第一開關(guān)SW1、第二電流源12放電，電容C2充電的時(shí)間為副邊繞組Ns去磁的時(shí)間，根據(jù)第一電流源Il與第二電流源12的電流比，就可確定電容C2的放電時(shí)間，也就是自適應(yīng)單元7自動順延的時(shí)間。自動順延的時(shí)間是通過設(shè)定的比例來控制，而不是固定的預(yù)定時(shí)間來控制，故不會因?yàn)榫唧w系統(tǒng)的差異而引起誤差。當(dāng)電容C2放電后的電壓小于基準(zhǔn)電壓源VREF2時(shí)，遲滯比較器9的輸出端輸出高電平，進(jìn)而使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器10發(fā)出脈沖信號給開關(guān)信號產(chǎn)生單元5，開關(guān)信號產(chǎn)生單元5通過驅(qū)動單元6控制功率開關(guān)管P導(dǎo)通，同時(shí)第三開關(guān)SW3關(guān)斷。該LED恒流驅(qū)動電路的工作波形如圖3所示功率開關(guān)管柵極電壓波形如圖3中⑶所述，在功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，原邊電流經(jīng)采樣電阻轉(zhuǎn)換為電壓，此電壓通過采樣保持單元進(jìn)行采樣，并在功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，峰值電流檢測保持單元保持此電壓(如圖3中Vsh所示)。在功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)刻Tl,自適應(yīng)單元開始計(jì)算去磁時(shí)間，在T2時(shí)刻，去磁結(jié)束，自適應(yīng)單元將自動順延一段時(shí)間至T3時(shí)刻，遲滯比 較器9輸出翻轉(zhuǎn)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器10產(chǎn)生正脈沖信號(如圖3中SHOT所示)，控制開關(guān)信號產(chǎn)生單元5產(chǎn)生功率開關(guān)管導(dǎo)通信號。原邊電流波形如圖3中Ip所示，在Tl時(shí)刻，達(dá)到最大值Ipk ;副邊電流波形如圖3中Is所示。在Tl至T2時(shí)間內(nèi)為副邊去磁時(shí)間TDEMAG，在T2至T3時(shí)間內(nèi)為去磁順延時(shí)間TDELAY，功率開關(guān)管總關(guān)斷時(shí)間TOFF為去磁時(shí)間和去磁順延時(shí)間之和TOFF = TDEAMG+TDELAY其中K*TDELAY = TDEMAG, K為第二電流源12與第一電流源Il之比值。下面給出原邊控制實(shí)現(xiàn)恒流的數(shù)學(xué)推導(dǎo)公式流經(jīng)LED的平均電流為
權(quán)利要求
1.一種LED恒流驅(qū)動電路，包括變壓器、開關(guān)信號產(chǎn)生單元、驅(qū)動單元，所述變壓器包括原邊繞組、副邊繞組及輔助繞組，所述原邊繞組通過一功率開關(guān)管與一接地的采樣電阻連接，所述開關(guān)信號產(chǎn)生單元通過所述驅(qū)動單元控制所述功率開關(guān)管的通斷，所述副邊繞組通過整流濾波電路與LED連接，所述輔助繞組與所述副邊繞組同相，其特征在于，該電路還包括 電壓基準(zhǔn)單元，用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓； 峰值電流檢測保持單元，用于在功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)對采樣電阻上的電壓進(jìn)行采樣，并在功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)輸出米樣所得的峰值電壓； 誤差放大器單元，所述誤差放大器單元的兩個(gè)輸入端分別與所述電壓基準(zhǔn)單元的輸出端、峰值電流檢測保持單元的輸出端連接； 電流比較器單元，其負(fù)輸入端連接所述誤差放大器的輸出端，正輸入端連接采樣電阻， 輸出端連接所述開關(guān)信號產(chǎn)生單元的輸入端，當(dāng)電流比較器單元的正輸入端電壓大于負(fù)輸入端電壓時(shí)，電流比較器單元的輸出端產(chǎn)生信號使所述開關(guān)信號產(chǎn)生單元驅(qū)動所述功率開關(guān)管關(guān)斷； 去磁檢測單元，用于檢測副邊繞組的去磁時(shí)間； 自適應(yīng)單元，用于自動跟蹤計(jì)算副邊繞組去磁時(shí)間，并按設(shè)定的比例自動順延一定時(shí)間，然后再驅(qū)動所述開關(guān)信號產(chǎn)生單元使功率開關(guān)管導(dǎo)通，所述自適應(yīng)單元與所述去磁檢測單元、開關(guān)信號產(chǎn)生單元、電流比較器單元輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED恒流驅(qū)動電路，其特征在于所述輔助繞組一端與第一分壓電阻連接，所述第一分壓電阻的另一端分別與第二分壓電阻及去磁檢測單元連接，所述第二分壓電阻的另一端接地并與輔助繞組的另一端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED恒流驅(qū)動電路，其特征在于所述自適應(yīng)單元包括第一電流源、第二電流源、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、電容、RS觸發(fā)器、遲滯比較器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，所述第一電流源通過第一開關(guān)與第三開關(guān)連接，所述第二電流源通過第二開關(guān)與第三開關(guān)連接，所述第三開關(guān)的另一端與電容及遲滯比較器的正輸入端連接，所述電容接地，所述遲滯比較器的負(fù)輸入端與一基準(zhǔn)電壓源連接，所述遲滯比較器的輸出端與所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端連接，所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出端與所述開關(guān)信號產(chǎn)生單元連接，所述RS觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端分別與電流比較器單元的輸出端及去磁檢測單元輸出端連接，所述RS觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端分別與第一開關(guān)、第二開關(guān)連接，所述第三開關(guān)在所述功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)關(guān)斷，在所述功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)導(dǎo)通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED恒流驅(qū)動電路，其特征在于所述RS觸發(fā)器包括第一或非門，第二或非門，所述第一或非門的一輸入端連接所述電流比較器的輸出端，所述第一或非門的另一輸入端連接第二或非門的輸出端；所述第二或非門的一輸入端連接去磁檢測單元的輸出端，所述第二或非門的另一輸入端連接第一或非門的輸出端，所述第一或非門的輸出端控制所述第一開關(guān)，所述第二或非門的輸出端控制所述第二開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LED恒流驅(qū)動電路，該電路包括用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的電壓基準(zhǔn)單元、峰值電流檢測保持單元、誤差放大器單元、電流比較器單元、去磁檢測單元和自適應(yīng)單元，該電路可實(shí)現(xiàn)LED恒流控制，提高LED的使用壽命，并且該電路沒有使用光耦器件，從而克服了光耦CTR衰減的問題，提高了電路的穩(wěn)定性，再有該電路功率開關(guān)管的開關(guān)頻率為變頻，能極大改善EMI和諧波畸變，采用該電路還可大大簡化外圍電路，使應(yīng)用成本大大降低。
文檔編號H05B37/02GK102685984SQ201210103379
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者張永良 申請人:蘇州聚元微電子有限公司