專利名稱：一種閉環(huán)控制led恒流驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路開關(guān)控制技術(shù)，具體涉及一種閉環(huán)控制發(fā)光二極管(LED)恒流驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
LED燈具有耗能少、發(fā)光效率高、使用壽命長的特點(diǎn)，因而LED照明越來越廣泛的應(yīng)用于照明和背光等場合。但是，LED通常要求恒流驅(qū)動。目前常見的LED恒流驅(qū)動方法之一是遲滯控制，其傳統(tǒng)的滯環(huán)控制LED恒流驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)如圖I所示。此方法優(yōu)點(diǎn)是控制電路簡單、響應(yīng)速度快，缺點(diǎn)是工作頻率不固定，頻率與電感、輸入電壓、輸出電壓、遲滯窗口等有關(guān)。其它控制方法，例如固定關(guān)斷時間、臨界連續(xù)模式等也都有工作頻率不固定的缺點(diǎn)。
另外，開環(huán)控制LED恒流驅(qū)動方法具有固定頻率、峰值電流檢測的LED驅(qū)動電路(例如Supertex公司的HV9910B型號芯片)，具體電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，但具有線調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率差、恒流效果差的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是，如何提供一種閉環(huán)控制LED恒流驅(qū)動電路，能同時具有工作頻率固定和恒流效果好的特點(diǎn)。本發(fā)明的上述技術(shù)問題這樣解決構(gòu)建一種閉環(huán)控制LED恒流驅(qū)動電路，包括與外接LED光源串接的電感和采樣電阻以及用于切斷/導(dǎo)通外接LED光源電源通路的功率開關(guān)，該恒流驅(qū)動電路還包括與所述采樣電阻兩端依次電連接的采樣放大單元、誤差放大器、比較器、振蕩器、鎖存觸發(fā)單元和功率開關(guān)驅(qū)動單元，該恒流驅(qū)動電路還包括用于保證環(huán)路穩(wěn)定的頻率補(bǔ)償單元；所述功率開關(guān)驅(qū)動單元輸出端電連接所述功率開關(guān)的控制端。按照本發(fā)明提供的驅(qū)動電路，所述頻率補(bǔ)償單元包括所述誤差放大器第一輸入端與所述采樣放大單元之間的補(bǔ)償電阻和所述誤差放大器第一輸入端與輸出端之間的補(bǔ)償電容。按照本發(fā)明提供的驅(qū)動電路，所述頻率補(bǔ)償單元包括所述誤差放大器輸出端與地之間依次串聯(lián)的補(bǔ)償電阻和補(bǔ)償電容。補(bǔ)償電阻一端接誤差放大器輸出端，另外一端接補(bǔ)償電容，補(bǔ)償電容一端與補(bǔ)償電阻相接，另外一端接地。按照本發(fā)明提供的驅(qū)動電路，所述功率開關(guān)電連接在所述LED光源與輸入電源之間。按照本發(fā)明提供的驅(qū)動電路，所述功率開關(guān)電連接在所述LED光源與地之間。按照本發(fā)明提供的驅(qū)動電路，所述鎖存觸發(fā)單元包括但不限制于是RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器或J K觸發(fā)器。按照本發(fā)明提供的驅(qū)動電路，所述功率開關(guān)包括但不限制于是場效應(yīng)管或雙極晶體管。
按照本發(fā)明提供的驅(qū)動電路，所述采樣放大單元包括集成運(yùn)放器。按照本發(fā)明提供的驅(qū)動電路，所述采樣放大單元包括集成運(yùn)放器及與其輸出端電連接電流鏡像電路。按照本發(fā)明提供的驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路還包括與采樣電阻、外接LED光源和電感構(gòu)成支路并聯(lián)的續(xù)流二極管。本發(fā)明提供的閉環(huán)控制LED恒流驅(qū)動電路，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢I、恒流效果好，對輸入電壓、輸出電壓的變化不敏感，可實(shí)現(xiàn)高精度LED恒流驅(qū)動； 2、工作于固定的頻率，EMC容易處理；3、電路實(shí)現(xiàn)簡單；4、應(yīng)用方便。可通過選擇電感的大小來控制電感電流的工作狀態(tài)，比如電感電流紋波大小，連續(xù)和非連續(xù)模式等；5、頻率補(bǔ)償簡單。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。圖I是傳統(tǒng)LED驅(qū)動電路之一電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是傳統(tǒng)LED驅(qū)動電路之二電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明提出的LED恒流驅(qū)動裝置之一電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3所示裝置工作信號時序示意圖；圖5是圖3中電流采樣單元電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明提出的LED恒流驅(qū)動裝置之二電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖6中電流采樣單元電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式首先，簡要說明本發(fā)明核心本發(fā)明提出的這種具有固定頻率的閉環(huán)控制的LED恒流驅(qū)動裝置，具有固定的開關(guān)頻率，并且恒流效果好，其技術(shù)特點(diǎn)包括I、是一個閉環(huán)的負(fù)反饋控制系統(tǒng)；2、在功率管Ml導(dǎo)通和關(guān)斷的完整周期內(nèi)都檢測電感L電流信號；(通過電感電流檢測電阻RS和電感電流檢測單元Ul實(shí)現(xiàn))3、具有固定的工作頻率；(通過振蕩器U4來設(shè)定工作頻率)4、是峰值電流模式控制；(誤差放大器U2的輸出用來控制流過電感L的峰值電流)5、采樣電感電流的平均值VSEN并與基準(zhǔn)電壓VREF比較；6、可工作于連續(xù)模式、臨界模式和非連續(xù)模式。7、具有頻率補(bǔ)償單元，包括補(bǔ)償電阻RC和補(bǔ)償電容CC。第二，結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)說明(一 )第一實(shí)施例
如圖3所示，本發(fā)明所提出的固定工作頻率的LED恒流驅(qū)動電路第一實(shí)施例，包括與采樣電阻RS兩端依次電連接的采樣放大單元U1、誤差放大器U2、比較器U3、振蕩器U4、RS觸發(fā)器U5和功率開關(guān)驅(qū)動電路U6。功率開關(guān)驅(qū)動電路U6輸出端電連接功率開關(guān)Ml的控制端。該實(shí)施例還包括電感L、續(xù)流二極管D以及補(bǔ)償電阻RC和補(bǔ)償電容CC構(gòu)成的頻率補(bǔ)償單元。該第一實(shí)施例的典型工作波形如圖4所示。其工作原理是采樣放大單元Ul采樣 放大電感L上的電流信息，并將其轉(zhuǎn)化成一個與電感電流成比例的電壓VSEN。VSEN與基準(zhǔn)電壓VREF相比較，經(jīng)過誤差放大器輸出電壓信號VERR，VERR通過比較器U3用來控制電感L電流的峰值。當(dāng)VSEN的峰值達(dá)到VERR時，比較器U3輸出一信號使得功率開關(guān)Ml關(guān)斷，電感L電流轉(zhuǎn)入放電狀態(tài)(TOFF)。振蕩器U4輸出時鐘信號CLK，用來控制下一個工作周期的電感L充電起始時刻。本發(fā)明的LED恒流驅(qū)動電路是一個閉環(huán)的負(fù)反饋控制系統(tǒng)，最終在穩(wěn)態(tài)條件下VSEN均值與VREF相等，所以線調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率好、恒流效果好。需說明的是，圖3所示電路僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。例如I、功率開關(guān)管Ml可以是M0SFET，也可是雙極晶體管，或其他功率開關(guān)。2、頻率補(bǔ)償單元RC、CC也可以接到誤差放大器的輸出端，或者采用其它補(bǔ)償方法。3、RS觸發(fā)器可以被其他具有鎖存功能的電路例如D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等替代。圖3中采樣放大單元Ul的實(shí)施例如圖5所示。圖中141是一個運(yùn)算放大器。VCC是控制電路的電源，VSS是控制電路的地，場效應(yīng)管M41、M41、M43構(gòu)成電流鏡像電路。( 二)第二實(shí)施例如圖6所示，本發(fā)明所提出的固定工作頻率的LED恒流驅(qū)動電路第二實(shí)施例，包括與采樣電阻RS兩端依次電連接的采樣放大單元U1、誤差放大器U2、比較器U3、振蕩器U4、RS觸發(fā)器U5和功率開關(guān)驅(qū)動電路U6。功率開關(guān)驅(qū)動電路U6輸出端電連接功率開關(guān)Ml的控制端。該實(shí)施例還包括電感L、續(xù)流二極管D以及補(bǔ)償電阻RC和補(bǔ)償電容CC構(gòu)成的頻率補(bǔ)償單元。與第一實(shí)施例的區(qū)別在于功率開關(guān)Ml不位于輸入電源端VIN，而在接地端。圖6中采樣放大單元Ul的實(shí)施例如圖7所示。對圖5進(jìn)行簡化去除了電流鏡像電路，只包括運(yùn)算放大器141。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種閉環(huán)控制LED恒流驅(qū)動電路，包括與外接LED光源(LEDl)串接的電感(L)和采樣電阻(RS)以及用于切斷/導(dǎo)通外接LED光源(LEDl)電源通路的功率開關(guān)(Ml)，其特征在于，該恒流驅(qū)動電路還包括與所述采樣電阻(RS)兩端依次電連接的采樣放大單元(Ul)、誤差放大器(U2)、比較器(U3)、振蕩器(U4)、鎖存觸發(fā)單元和功率開關(guān)驅(qū)動單元(U6)，該恒流驅(qū)動電路還包括用于保證環(huán)路穩(wěn)定的頻率補(bǔ)償單元；所述功率開關(guān)驅(qū)動單元(U6)輸出端電連接所述功率開關(guān)(Ml)的控制端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述驅(qū)動電路，其特征在于，所述頻率補(bǔ)償單元包括所述誤差放大器(U2)第一輸入端與所述采樣放大單元(Ul)之間的補(bǔ)償電阻(RC)和所述誤差放大器(U2)第一輸入端與輸出端之間的補(bǔ)償電容(CC)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述驅(qū)動電路，其特征在于，所述頻率補(bǔ)償單元包括所述誤差放大器(U2)輸出端與地之間依次串聯(lián)的補(bǔ)償電阻(RC)和補(bǔ)償電容(CC)。補(bǔ)償電阻(RC) —端接誤差放大器輸出端，另外一端接補(bǔ)償電容(CC)，補(bǔ)償電容(CC) 一端與補(bǔ)償電阻(RC)相 接，另外一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述驅(qū)動電路，其特征在于，所述功率開關(guān)(Ml)電連接在所述LED光源(LEDl)與輸入電源(VIN)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述驅(qū)動電路，其特征在于，所述功率開關(guān)(Ml)電連接在所述LED光源(LEDl)與地之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述驅(qū)動電路，其特征在于，所述鎖存觸發(fā)單元是RS觸發(fā)器(U5)、D觸發(fā)器或JK觸發(fā)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述驅(qū)動電路，其特征在于，所述功率開關(guān)(Ml)是場效應(yīng)管或雙極晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述驅(qū)動電路，其特征在于，所述采樣放大單元(Ul)包括集成運(yùn)放器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述驅(qū)動電路，其特征在于，所述采樣放大單元(Ul)包括集成運(yùn)放器及與其輸出端電連接電流鏡像電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述驅(qū)動電路，其特征在于，該驅(qū)動電路還包括與采樣電阻、外接LED光源(LEDl)和電感(L)構(gòu)成支路并聯(lián)的續(xù)流二極管(D)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種閉環(huán)控制LED恒流驅(qū)動電路，包括與外接LED光源(LED1)串接的電感(L)和采樣電阻(RS)以及用于切斷/導(dǎo)通外接LED光源(LED1)電源通路的功率開關(guān)(M1)，其特征在于，該恒流驅(qū)動電路還包括與所述采樣電阻(RS)兩端依次電連接的采樣放大單元(U1)、誤差放大器(U2)、比較器(U3)、振蕩器(U4)、鎖存觸發(fā)單元和功率開關(guān)驅(qū)動單元(U6)，該恒流驅(qū)動電路還包括用于保證環(huán)路穩(wěn)定的頻率補(bǔ)償單元；所述功率開關(guān)驅(qū)動單元(U6)輸出端電連接所述功率開關(guān)(M1)的控制端。這種驅(qū)動電路，具有固定的開關(guān)頻率，并且恒流效果好。
文檔編號H05B37/02GK102630114SQ20121011210
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者李劍, 李永紅, 黃朝剛 申請人:泉芯電子技術(shù)(深圳)有限公司