一種基於時間倍乘補償技術的led驅動電路的製作方法
2023-09-17 17:01:30 1
一種基於時間倍乘補償技術的led驅動電路的製作方法
【專利摘要】一種基於時間倍乘補償技術的LED驅動電路，它包括全波整流橋和連接在全波整流橋輸出端的啟動電路，其特徵在於：所述的全波整流橋的輸出端連接在場效應管的源極上，所述的場效應管的漏極與電阻R1相連，所述的電阻R1的另一端接地，所述的場效應管的柵極和漏極均連接在驅動控制電路上，所述驅動控制電路通過檢測場效應管漏極的電流控制場效應管的開關佔空比，所述的場效應管的漏極與二極體D1的陰極相連，所述的二極體D1的陽極連接在最低電壓端上，所述的電阻R1的接地端上連接有電容Cout1，所述的電容Cout1通過電感L1與二極體D1的陽極相連。其優點是：輸出電流穩定性高。
【專利說明】—種基於時間倍乘補償技術的LED驅動電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及LED照明驅動領域，更具體的說是涉及一種基於時間倍乘補償技術的LED驅動電路。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著發光LED的製造工藝的日趨成熟；利用LED製作的照明光源開始走進千家萬戶。為了使LED正常工作需要一個恆定電流源作為驅動。如圖1所示，是現有技術的LED非隔離驅動器的典型應用電路。當開關場效應管Q2開通時電流通過LED為電感充電，當充電電流達到控制器內部設定的限定值Ipk=Vref/RCS時，控制器關斷場效應管Q2。電感通過續流二極體D4為LED放電，與此同時控制器通過RT SM!模塊計算電感LI的放電時間，當放電時間達到設定值時，場效應管Q2重新開啟，以上完成一個工作周期。
[0003]為使晶片在不同電壓下檢測到的峰值電流一致，晶片內部還需增加線電壓補償模塊LN。增加的LN模塊不但會增加控制器電路設計的複雜性，而且會降低控制器批量生產的良率進而影響系統的恆流精度。
[0004]忽略線電壓帶來的影響，峰值電流由比較器CMP參考電壓Vref和採樣電阻Rcs確定。電感電流下降斜率與輸出電壓Vout成正比與電感量LI成反比。紋波電流Ipp和輸出電流1分別由下式確定:Ipp=Vout/Ll*Toff ;1=Ipk-l/2* Ipp。很明顯Ipp與輸出負載電壓Vo及LI有關，所以當輸出負載變化或者儲能電感變化時輸出電壓1也將跟隨變化。
[0005]如果考慮線電壓帶來的影響，那麼輸出電流為:1ο= (Ipk+Λ 1)-1/2* Ipp ；Λ I=Vin*Td/Ll。由公式 1=(Ipk+Λ 1)-1/2* Ipp 可知，當Λ 1=0.1Ipk 時輸出電流 1 也變化0.1Ipk ;為了使電壓在輸入電壓變化的情況下輸出電流不變需要額外作一補償電路。
[0006]因此，上述傳統的驅動電路中，存在如下缺點:該驅動電路通過控制峰值電流和紋波電流來恆定輸出電流，輸出電流易受到輸出電壓以及儲能電感的影響。
【發明內容】
[0007]本發明提供一種基於時間倍乘補償技術的LED驅動電路，其輸出電流穩定性高。
[0008]為解決上述的技術問題，本發明採用以下技術方案:
一種基於時間倍乘補償技術的LED驅動電路，它包括全波整流橋和連接在全波整流橋輸出端的啟動電路，其特徵在於:所述的全波整流橋的輸出端連接在場效應管的源極上，所述的場效應管的漏極與電阻Rl相連，所述的電阻Rl的另一端接地，所述的場效應管的柵極和漏極均連接在驅動控制電路上，所述驅動控制電路通過檢測場效應管漏極的電流控制場效應管的開關佔空比，所述的場效應管的漏極與二極體Dl的陰極相連，所述的二極體Dl的陽極連接在最低電壓端上，所述的電阻Rl的接地端上連接有電容Coutl，所述的電容Coutl通過電感LI與二極體Dl的陽極相連。
[0009]更進一步的技術方案是:
所述的驅動控制電路包括電感電流檢測模塊、計時器、RS觸發器和驅動電路，所述的驅動電路的輸入端與RS觸發器的Q端相連，所述的RS觸發器的S端和R端分別連接在計時器和電感電流檢測模塊上，所述的計時器還連接在電感電流檢測模塊上，所述的驅動電路連接在場效應管的柵極上，場效應管的漏極連接在電感電流檢測模塊上。
[0010]更進一步優選的技術方案對計時器做了進一步改進，所述計時器包括第一比較器、第二比較器和邏輯延時電路，所述第一比較器和第二比較器各自有一輸入端連接電感電流檢測模塊的輸出端，所述第一比較器和第二比較器的另一輸入端分別連接第一基準電壓和第二基準電壓，其中第一基準電壓值大於第二基準電壓，所述第一比較器和第二比較器的輸出端均與所述邏輯延時電路連接，所述邏輯延時電路檢測兩個比較器輸出信號翻轉時刻的時間差TS，並延時TD後輸出，所述TD為預先設定的延時時間。
[0011]優選的，TD=TS。
[0012]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
1、本發明為非隔離LED驅動電路，負載的輸出電流僅與檢流電阻Rl和控制器的電感電流檢測模塊VD有關，與輸出電壓、以及負載無關。
[0013]2、採用時間倍乘補償技術可以使場效應管的關斷延時Td在一定範圍內無需額外的補償電路即可實現較好的線電壓補償，無需額外的線電壓補償電路。從而增加了系統的穩定性並降低了成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。
[0015]圖1為本發明的電路原理圖。
[0016]圖2為現有的LED非隔離驅動器的典型電路。
[0017]圖3為本發明所述計時器的一種【具體實施方式】示意圖。
[0018]圖3中COMPl表示第一比較器，C0MP2表示第二比較器，TS表示邏輯延時電路。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發明作進一步的說明。本發明的實施方式包括但不限於下列實施例。
[0020][實施例]
如圖1所示的一種基於時間倍乘補償技術的LED驅動電路，它包括全波整流橋和連接在全波整流橋輸出端的啟動電路，所述的全波整流橋的輸出端連接在場效應管的源極上，所述的場效應管的漏極與電阻Rl相連，所述的電阻Rl的另一端接地，所述的場效應管的柵極和漏極均連接在驅動控制電路上，所述的場效應管的漏極與二極體Dl的陰極相連，所述的二極體Dl的陽極連接在最低電壓端上，所述的電阻Rl的接地端上連接有電容Coutl，所述的Coutl通過電感LI與二極體Dl的陽極相連。
[0021]採用現有的技術，為使晶片在不同電壓下檢測到的峰值電流一致，晶片內部還需增加線電壓補償模塊LN。增加的LN模塊不但會增加控制器電路設計的複雜性，而且會降低控制器批量生產的良率進而影響系統的恆流精度。為了進一步的簡化電路設計，提高恆流精度，所述的驅動控制電路包括電感電流檢測模塊、計時器、RS觸發器和驅動電路，所述的驅動電路的輸入端與RS觸發器的Q端相連，所述的RS觸發器的S端和R端分別連接在計時器和電感電流檢測模塊上，所述的計時器還連接在電感電流檢測模塊上，所述的驅動電路連接在場效應管的柵極上，場效應管的漏極連接在電感電流檢測模塊上。
[0022]本發明的原理如下:
負載並聯在電容Cout上。由驅動控制電路的驅動電路控制場效應管的開通與關閉；當驅動控制電路上的電壓達到一定值後，驅動電路發出開啟信號，場效應管導通。輸入電源Vin通過Rl為電感LI充電，當電感電流檢測模塊檢測到Rl上的電壓達到設定值Vcs後，電感電流檢測模塊發出置位信號給RS觸發器使得場效應管驅動驅動電路輸出低電平給場效應管Ql關斷。
[0023]在電感電流檢測模塊探測到Rl上的電壓達到設定值Vcs後，電感電流檢測模塊同時將信號傳遞給計時器；計時器開始計時。此時由於有開關延遲時間Td的作用，Rl的電壓降繼續上升一段時間。直到場效應管Ql關閉後，儲能電感LI通過D1、R1、輸出負載LED開始放電。Rl上的電壓降逐漸降低。電感電流檢測模塊繼續檢測Rl上的值,直到Rl上的值為K*Vcs時，電感電流檢測模塊將置位信號傳遞給計時器；計時器記錄下這段時間Toffl，並延遲相同的時間後重新給RS觸發器發出信號使得驅動電路產生開啟信號。此時完成一個周期。
[0024]根據本發明所述，系統將工作在電感臨界導通模式。考慮到關斷延時Td帶來的影響輸出電流1由下式確定:1=l/2[Ipk+Λ I2/( Ipk+2A I)],其中Λ I是由開關延時帶來的影響。Λ I=Vin*Td/Ll。而Ipk僅與Vcs以及Rl的值有關，與系統的輸出電壓Vo、儲能電感LI均無關。當Λ I =0.1Ipk時，可得1=l/2 (1.00833Ipk),可見當Ipk由於Td變化10%時，輸出電流僅變化0.83%因此無需特別的補償即可實現較高的線電壓調整。
[0025]本發明優選實例中電感電流檢測模塊VD檢測負載放電時Rl上的電壓時我們取K=0.5。但是本專業領域的技術人員應該理解的是常數K仍可取其他值。
[0026]更進一步優選的技術方案對計時器做了進一步改進，所述計時器包括第一比較器、第二比較器和邏輯延時電路，所述第一比較器和第二比較器各自有一輸入端連接電感電流檢測模塊的輸出端，所述第一比較器和第二比較器的另一輸入端分別連接第一基準電壓和第二基準電壓，其中第一基準電壓值大於第二基準電壓，所述第一比較器和第二比較器的輸出端均與所述邏輯延時電路連接，所述邏輯延時電路檢測兩個比較器輸出信號翻轉時刻的時間差TS，並延時TD後輸出，所述TD為預先設定的延時時間。
[0027]例如設置第一基準電壓和第二基準電壓分別為0.5和0.25V，TD=TS,此時計時器對電感電流檢測模塊的輸出信號CSA進行檢測，功率管開啟後，CSA電壓上升至高於0.5以後，邏輯延時電路開始計時，系統關閉功率管後開始下降，直到低於0.25，此時結束計時，隨後邏輯延時電路將這段從0.5到0.25的延時再增大一倍，然後再再次開啟功率管。
[0028]由於功率管關斷時間延遲TM會造成輸出電流的波動；為達到高低輸入電壓輸出電流儘量一致的目的。將系統檢測到CSA為第一基準電壓至系統放電至CSA為第二基準電壓的這段時間翻倍。將TM和由TM造成的過衝下降時間平均到整個功率管開關周期中，從而降低Td帶來的影響。從而達到補償關斷時間延時的目的。根據系統工作特點，可以自行設定第一基準電壓、第二基準電壓和TD的值。一般選擇TD=TS。
[0029]如上所述即為本發明的實施例。本發明不局限於上述實施方式，任何人應該得知在本發明的啟示下做出的結構變化，凡是與本發明具有相同或相近的技術方案，均落入本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於時間倍乘補償技術的LED驅動電路，它包括全波整流橋和連接在全波整流橋輸出端的啟動電路，其特徵在於:所述的全波整流橋的輸出端連接在場效應管的源極上，所述的場效應管的漏極與電阻Rl相連，所述的電阻Rl的另一端接地，所述的場效應管的柵極和漏極均連接在驅動控制電路上，所述驅動控制電路通過檢測場效應管漏極的電流控制場效應管的開關佔空比，所述的場效應管的漏極與二極體Dl的陰極相連，所述的二極體Dl的陽極連接在最低電壓端上，所述的電阻Rl的接地端上連接有電容Coutl，所述的電容Coutl通過電感LI與二極體Dl的陽極相連。
2.根據權利要求1所述的一種基於時間倍乘補償技術的LED驅動電路，其特徵在於:所述的驅動控制電路包括電感電流檢測模塊、計時器、RS觸發器和驅動電路，所述的驅動電路的輸入端與RS觸發器的Q端相連，所述的RS觸發器的S端和R端分別連接在計時器和電感電流檢測模塊上，所述的計時器還連接在電感電流檢測模塊上，所述的驅動電路連接在場效應管的柵極上，場效應管的漏極連接在電感電流檢測模塊上。
3.根據權利要求2所述的一種基於時間倍乘補償技術的LED驅動電路，其特徵在於:所述計時器包括第一比較器、第二比較器和邏輯延時電路，所述第一比較器和第二比較器各自有一輸入端連接電感電流檢測模塊的輸出端，所述第一比較器和第二比較器的另一輸入端分別連接第一基準電壓和第二基準電壓，其中第一基準電壓值大於第二基準電壓，所述第一比較器和第二比較器的輸出端均與所述邏輯延時電路連接，所述邏輯延時電路檢測兩個比較器輸出信號翻轉時刻的時間差TS，並延時TD後輸出，所述TD為預先設定的延時時間。
4.根據權利要求3所述的一種基於時間倍乘補償技術的LED驅動電路，其特徵在於，所述 TD=TS。
【文檔編號】H05B37/02GK103747558SQ201310612769
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年11月28日 優先權日:2013年11月28日
【發明者】陳雪松, 易坤, 高繼, 趙方麟 申請人:成都岷創科技有限公司