交流-直流轉換器中的恆流控制電路的製作方法
2023-07-13 08:48:51
專利名稱：交流-直流轉換器中的恆流控制電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及集成電路，尤其涉及交流-直流轉換器中的恆流控制電路。
背景技術：
圖1是現有技術中的一種交流-直流轉換器中的恆流控制電路。圖1中，Ton信號為PWM(脈衝寬度調製)信號的開啟信號，其由晶片中的其他電路提供。當PWM信號為高電平時，功率開關管Ml打開，此時主級電感電壓為橋後母線電壓VIN，主級電感電流以斜率VIN/Lp線性增加；其中Lp為主級電感值。功率開關管Ml打開後，主級電感電流通過功率開關管Ml流到電阻Rcs上。當電阻Rcs兩端電壓Vcs達到內部參考電壓Vref時，比較器Ul輸出高電平以觸發RS觸發器U2 ；RS觸發器U2將關斷信號輸出至緩衝器U3，由緩衝器U3驅動功率開關管Ml使其關斷。功率開關管Ml被關斷後，主級電感電流轉換到次級電感，電阻Rcs的電壓降至O伏。由此可見,主級電感電流的峰值被嵌位成一個固定的值Vref/Rcs,這是實現LED恆流驅動的基礎。具體原理參見圖2，圖2是圖1中Vref信號、Vcs信號、PWM信號波形關係示意圖。然而，在實際的恆流控制電路中，比較器U1、RS觸發器U2、緩衝器U3和功率開關管Ml的反應都具有延遲。這使得在電阻Rcs兩端電壓Vcs大於內部參考電壓Vref的瞬間，功率開關管Ml不會立即關斷，而是要經歷一個固定的延遲td後才會關斷，由此Vcs相對於Vref就會產生過衝，如圖3所示。同時，由於流經電阻Rcs的電流的斜率為VIN/Lp，因此當橋後母線電壓VIN增加時，流經電阻Rcs的電流的斜率也會增加，但是延時td不變，因此使得Vcs的過衝不斷增大，如圖3所示。圖3是市電變化時Vcs過衝隨之變化的關係示意圖，圖3是以市電分別為85Vac、265Vac為例描述Vcs過衝隨市政電壓變化的示意圖。在交流直流轉換器中，市電輸入電壓的變化範圍是85Vac到265Vac，橋後母線電壓VIN變化範圍是120Vdc到375Vdc，如此大的電壓變化範圍使得Vcs過衝差別較大，直接影響輸出電流精度。
發明內容
本發明提供了一種能夠解決以上問題的交流-直流轉換器中的恆流控制電路。在第一方面，本發明提供了一種恆流控制電路。該電路包括開關管、第一電阻、斜率採樣電路、電壓疊加模塊、比較器，且該比較器第一輸入電壓為參考電壓。該開關管與該第一電阻串聯，以便流經該開關管的電流在該第一電阻上產生壓降。該斜率採樣電路對該第一電阻兩端電壓的斜率進行採樣。該電壓疊加模塊將得到的該採樣值轉換成電壓值，並將該電壓值與該第一電阻兩端壓降進行求和。該比較器接收來自該電壓疊加模塊的和值，並在該和值與參考電壓相等時，該比較器關斷所述開關管。在第二方面，本發明提供了一種恆流控制電路。該電路包括開關管、第一電阻、斜率採樣電路、電壓疊加模塊、比較器。該開關管與該第一電阻串聯，以便流經該開關管的電流在該第一電阻上產生壓降。該斜率採樣電路對該第一電阻兩端電壓的斜率進行採樣。該電壓疊加模塊將得到的所述採樣值轉換成電壓值，並將參考電壓值與該轉換成的電壓值做差值運算。該比較器第一端接收來自所述電壓疊加模塊的所述差值，並在該差值與所述第一電阻兩端電壓相等時，該比較器關斷所述開關管。本發明通過斜率補償電路解決了現有恆流控制電路中由延時所引起的電壓過衝問題，實現了恆流控制電路中電阻上的電壓大於參考電壓的瞬間關斷功率開關管的目的，消除了延時對恆流控制電路帶來的不利影響，提高了輸出電流精度。
圖1是現有技術中的一種交流-直流轉換器中的恆流控制電路；圖2是圖1中Vref信號、Vcs信號、PWM信號波形關係示意圖；圖3是市電變化時Vcs過衝隨之變化的關係示意圖；圖4是本發明一個實施例的恆流控制電路示意圖；圖5是電壓轉換電路輸出電壓與延時Td及Vcs斜率關係示意圖；圖6是圖4恆定控制電路的一個具體實現電路圖；圖7是圖4恆定控制電路的另一個具體實現電路圖；圖8是本發明另一個實施例的恆流控制電路示意圖。
具體實施例方式下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。圖4是本發明一個實施例的恆流控制電路示意圖，該恆流控制電路包括斜率補償電路410和現有恆流控制電路；其中，該斜率補償電路410包括斜率採樣電路U4、電壓疊加模塊(圖4中未標註)；且該電壓疊加模塊包括電壓轉換電路U5、加法器U6 ;該現有恆流控制電路包括橋式整流器、電容Cl、變壓器Tl、二極體D1、電容C2、功率開關管Ml、緩衝器U3、RS觸發器U2、比較器Ul、參考電壓Vref、電阻Res。市電輸入電壓經橋式整流器、電容Cl後輸送至變壓器Tl的主級電感上，主級電感
電流為
權利要求
1.一種恆流控制電路，包括開關管(Ml)、第一電阻(Res)、斜率採樣電路、電壓疊加模塊、比較器，且該比較器第一輸入電壓為參考電壓； 所述開關管(Ml)與所述第一電阻(Rcs)串聯，以便流經該開關管(Ml)的電流在該第一電阻(Rcs)上產生壓降； 所述斜率採樣電路對所述第一電阻(Rcs)兩端電壓的斜率進行採樣； 所述電壓疊加模塊將得到的所述採樣值轉換成電壓值，並將該電壓值與所述第一電阻(Rcs)兩端電壓進行求和； 所述比較器接收來自所述電壓疊加模塊的和值，並在該和值與所述參考電壓相等時，所述比較器關斷所述開關管(Ml)。
2.按權利要求1所述的一種恆流控制電路，其特徵在於，所述電壓疊加模塊包括電壓轉換電路、加法器； 該電壓轉換電路與所述斜率採樣電路相連； 該加法器一個輸入端與該電壓轉換電路相連，該加法器另一個輸入端連接至該斜率採樣電路與所述第一電阻(Rcs)之間的連接點。
3.按權利要求1所述的一種恆流控制電路，其特徵在於，所述斜率採樣電路包括電容(C41)。
4.按權利要求1所述的一種恆流控制電路，其特徵在於，所述電壓疊加模塊包括第一電流鏡、第二電流鏡、第二電阻(R61)； 該第一電流鏡一端連接至所述斜率採樣電路，另一端連接至該第二電流鏡輸入端；該第二電流鏡輸出端連接至該第二電阻(R61)第一端，並將該連接端作為該電壓疊加模塊的輸出端； 該第二電阻(R61)第二端連接至所述斜率採樣電路與第一電阻(Rcs)之間的連接點。
5.按權利要求4所述的一種恆流控制電路，其特徵在於，所述第一電流鏡包括第一NMOS管(MN51)、第二 NMOS管(MN52)，所述第二電流鏡包括第一 PMOS管(PM51)、第二 PMOS管(PM52)； 該第一 NMOS管(MN51)漏極與所述斜率採樣電路相連，該第二 NMOS管(MN52)漏極與該第一 PMOS管(PM51)漏極相連，該第二 PMOS管(PM52)漏極與所述第二電阻(R61)第一端相連。
6.按權利要求1所述的一種恆流控制電路，其特徵在於，所述電壓疊加模塊包括第三電流鏡、第二電阻(R61)； 該第三電流鏡輸入端連接至所述斜率採樣電路，該第三電流鏡輸出端連接至所述第二電阻的第一端，並將該連接端作為該電壓疊加模塊的輸出端； 該第二電阻(R61)第二端連接至所述斜率採樣電路與第一電阻(Rcs)之間的連接點。
7.按權利要求6所述的一種恆流控制電路，其特徵在於，所述第三電流鏡包括第一PMOS 管(PM51)、第二 PMOS 管(PM52)； 該第一 PMOS管(PM51)漏極與所述斜率採樣電路相連，該第二 PMOS管(PM52)漏極與所述第二電阻(R61)第一端相連。
8.按權利要求1所述的一種恆流控制電路，其特徵在於，該電路還包括RS觸發器、緩衝器；該RS觸發器R端與所述比較器輸出端相連，該RS觸發器與所述緩衝器相連，該緩衝器與所述開關管(Ml)柵極相連。
9.按權利要求1所述的一種恆流控制電路，其特徵在於，該電路還包括變壓器，且該變壓器與所述開關管相連，所述電壓疊加模塊輸出電壓滿足:
10.按權利要求9所述的一種恆流控制電路，其特徵在於，所述常數kl取值為，從Vcombl = Vref到所述開關管(Ml)關斷的延時時間；其中，Vcombl為所述電壓疊加模塊輸出電壓，Vref為所述參考電壓。
11.一種恆流控制電路，包括開關管(Ml)、第一電阻(Res)、斜率採樣電路、電壓疊加模塊、比較器； 所述開關管(Ml)與所述第一電阻(Rcs)串聯，以便流經該開關管(Ml)的電流在該第一電阻(Rcs)上產生壓降； 所述斜率採樣電路對所述第一電阻(Rcs)兩端電壓的斜率進行採樣； 所述電壓疊加模塊將得到的所述採樣值轉換成電壓值，並將參考電壓值與該轉換成的電壓值做差值運算； 所述比較器第一端接收來自所述電壓疊加模塊的所述差值，並在該差值與所述第一電阻(Rcs)兩端電壓相等時，該比較器關斷所述開關管(Ml)。
12.按權利要求11所述的一種恆流控制電路，其特徵在於，所述電壓疊加模塊包括電壓轉換電路、減法器； 該電壓轉換電路與所述斜率採樣電路相連； 該減法器一輸入端與該電壓轉換電路相連，該減法器另一輸入電壓為所述參考電壓。
13.按權利要求11所述的一種恆流控制電路，其特徵在於，該電路還包括RS觸發器、緩衝器；該RS觸發器R端與所述比較器輸出端相連，該RS觸發器與所述緩衝器相連，該緩衝器與所述開關管(Ml)柵極相連。
14.按權利要求11所述的一種恆流控制電路，其特徵在於，該電路還包括變壓器，且該變壓器與所述開關管相連，所述電壓疊加模塊輸出電壓滿足:
15.按權利要求14所述的一種恆流控制電路，其特徵在於，所述常數kl取值為，從Vcomb2 = Vcs到所述開關管(Ml)關斷的延時時間；其中，Vcomb2為所述電壓疊加模塊輸出電壓，Vcs為所述第一電阻(Rcs)兩端電壓。
全文摘要
本發明涉及交流-直流轉換器中的恆流控制電路。該恆流控制電路包括斜率採樣電路、電壓疊加模塊以及包括開關管、第一電阻、比較器，且該比較器第一輸入電壓為參考電壓。該開關管與該第一電阻串聯，以便流經該開關管的電流在該第一電阻上產生壓降。該斜率採樣電路對第一電阻上壓降的斜率進行採樣。電壓疊加模塊將得到的該採樣值轉換成電壓值，並將該電壓值與第一電阻上的壓降進行求和。比較器接收來自疊加模塊的和值，並在該和值與參考電壓相等時，該比較器關斷開關管。本發明消除了延時對恆流電路帶來的不利影響，能夠應用於集成電路設計中。
文檔編號H02M7/217GK103095159SQ20111033462
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者郭越勇, 劉柳勝 申請人:美芯晟科技(蘇州)有限公司