CN101572973A - 改善峰值电流控制led恒流驱动中电流精度的电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善峰值电流控制LED恒流驱动中电流精度的电路及方法，包括电感、输出开关管、电感电流采样单元、输出开关管控制单元和输入电压采样转换补偿单元，该输入电压采样转换补偿单元的输入端连接到输入电源，其输出端连接到输出开关管控制单元，从而根据输入电压的变化来动态地改变峰值参考电流值，降低输出电流对输入电压的灵敏度，以使输出电流恒定。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED驱动电路及驱动方法，尤其涉及一种改善峰值电流控制LED恒流驱动中电流精度的电路和驱动方法。
背景技术
LED驱动中广泛采用峰值电流控制方式实现恒流输出。但由于峰值电流控制部分的延时，导致峰值采样精度低，从而使得输出恒流效果差。
传统的峰值电流控制LED驱动电路包括电感、输出开关管、电感电流采样单元和输出开关管控制单元。
图1是一种典型的采用峰值电流控制方式实现恒流输出的LED驱动电路。如图1所示，电阻R1、R2，NMOS晶体管M1，比较器11以及参考电压源V1构成了一个迟滞电流比较器(相当于输出开关管控制单元)，用以驱动输出开关管M2；电阻R3、R4、Rs，放大器12及PMOS晶体管M3完成对输出电感电流的采样(相当于电感电流采样单元)。当开关管M2导通时，电感电流增加，当其增加到电流参考阈值Iref_high时，关断M2，电感电流降低，当其降低到另一个电流参考阈值Iref low时，重新开启开关管M2，完成一个开关周期。其电感电流波形如图2所示，当输出电压固定，输入电压VIN增加时，电感电流下降斜率不变，而上升斜率增大，如图2中虚线表示，由于延时的影响，电感电流的峰值从Ipk增加到Ipk1，平均电流从Iavg增加到Iavg1。
图3是另一种典型的恒流LED驱动电路，采样电阻Rs为电感电流采样单元，而比较器31、计时器32和触发器33则构成输出开关管控制单元。通过比较器31控制输出电流的峰值，固定关断时间确定电流纹波，从而获得恒定的平均电流。如图3所示，当开关管M1导通时，电感L1上的电流增加；当该电流增加到Iref时，比较器31翻转，触发器33清零，开关管M1关断，计时器32开始计时；计时结束后，重新开启开关管M1，完成一个周期。其电感电流波形如图4所示，当输入电压VIN增加时，电感电流峰值从Ipk增加到Ipk1，由于电感电流下降时间及斜率相等，故电感平均电流从Iavg增加到Iavg1，变化量为Ipk1-Ipk。
可见，传统的峰值电流控制LED驱动电路中输出电流受输入电压的影响大，电流精度低。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中的上述问题，提供一种宽输入范围下改善峰值电流控制LED恒流驱动中电流精度的电路和驱动方法，以提高电流精度，降低输出电流对输入电压的灵敏度。
为实现上述目的，本发明提供了一种改善峰值电流控制LED恒流驱动中电流精度的电路，包括电感、输出开关管、电感电流采样单元、输出开关管控制单元和输入电压采样转换补偿单元。其中，输入电压采样转换补偿单元的输入端连接到输入电源，其输出端连接到输出开关管控制单元，从而根据输入电压的变化来动态地改变峰值参考电流值，以使输出电流恒定。
输入电压采样转换补偿单元可包括：输入电压采样部分，包括串联连接的电阻R5和R6，电阻R5的一端连接到输入电源，另一端连接到电阻R6；转换部分，将所采样的电压转换成电流，其包括NPN晶体管Q1和电阻R7，该NPN晶体管Q1的基极连接到电阻R5的另一端，发射极连接到电阻R7；以及电流镜，将转换部分转换的电流镜像到输出开关管控制单元，其输入端连接到NPN晶体管Q1的集电极，输出端连接到输出开关管控制单元。
另一实施例中，输入电压采样转换补偿单元可包括：放大器，其负输入端经电阻R1连接到输入电源，其正输入端经电阻R2连接到参考电压源V2；和PMOS晶体管M2，其栅极连接到放大器的输出端，漏极连接到放大器的负输入端，源极连接到输出开关管控制单元。
本发明还提供了一种改善峰值电流控制LED恒流驱动中电流精度的方法，包括：对输入电压进行采样；将所采样得到的电压转换成电流，并将该电流输出到输出开关管控制单元，以改变峰值参考电流值，从而根据输入电压的变化来动态地改变峰值参考电流值，获得恒定的输出电流。
本发明与现有技术相比，能够实现如下有益效果：通过分析输入电压对输出电流的影响，利用输入电压动态地改变峰值参考电流值，从而获得恒定的输出电流。
附图说明
图1是一种典型的采用峰值电流控制的LED驱动电路；
图2是图1中的LED驱动电路中电感电流示意图；
图3是另一种典型的采用峰值电流控制的LED驱动电路；
图4是图3中的LED驱动电路中电感电流示意图；
图5是根据本发明一个实施例的具有输入电压采样转换补偿单元的LED驱动电路；
图6是图5中的LED驱动电路中电感电流示意图；
图7是根据本发明另一实施例的具有输入电压采样转换补偿单元的LED驱动电路；
图8是图7中的LED驱动电路中电感电流示意图。
具体实施方式
下面，结合附图详细描述根据本发明的优选实施例。为了便于描述和突出显示本发明，将省略对与现有技术中相同的电路部分的详细描述。
图5示出了根据本发明一个实施例的具有输入电压采样转换补偿单元的LED驱动电路，图6示出了图5中的LED驱动电路中电感电流。
参考图5和图6，图5中的放大器52和比较器51分别对应于图1中的放大器12和比较器11，其中的电感电流采样单元和输出开关管控制单元也与图1中相同。输入电压采样转换补偿单元如虚线框所示，该输入电压采样转换补偿单元的输入端连接到输入电源，其输出端连接到输出开关管控制单元，从而根据输入电压的变化来动态地改变峰值参考电流值，以使输出电流恒定。
具体地讲，虚线框内的电阻R5、R6、R7、NPN晶体管Q1、以及PMOS管M4和M5构成了本发明的输入电压采样转换补偿单元。其中，电阻R5和R6串联连接，电阻R5的一端连接到输入电源VIN，另一端连接到电阻R6，从而电阻R5与R6分压实现对输入电压VIN的采样，构成输入电压采样部分；而所采样的电压通过NPN晶体管Q1和电阻R7转化为电流，NPN晶体管Q1的基极连接到电阻R5的另一端，发射极连接到电阻R7，构成转换部分；PMOS管M4和M5构成电流镜，其输入端连接到NPN晶体管Q1的集电极，输出端连接到输出开关管控制单元，以将所转换的电流镜像到输出开关管控制单元，即将该电流镜像到求和点X与输出电流信号相加，这相当于将参考电流信号降低，从而改变输出电流。如图6所示，输入电压增加时，参考电流Iref_high降低到Iref_high1、Iref_low降低到Iref_low1，由于参考电流降低，使得最终的输出电流Iavg1与Iavg的差值相比图2得到大大降低。
图7示出了根据本发明另一实施例的具有输入电压采样转换补偿单元的LED驱动电路；图8示出了图7中的LED驱动电路中电感电流。
参考图7和图8，图7中的计时器73、触发器74和比较器71分别对应于图3中的计时器32、触发器33和比较器31，其中电感电流采样单元和输出开关管控制单元也与图3中相同。该实施例中的输入电压采样转换补偿单元如虚线框所示。
具体地讲，虚线框内电阻R1、R2、放大器72和PMOS晶体管M2构成了输入电压采样转换补偿单元。其中，放大器72的负输入端经电阻R1连接到输入电源VIN，而正输入端经电阻R2连接到参考电压源V2，PMOS晶体管M2的栅极连接到放大器72的输出端，漏极连接到放大器72的负输入端，源极连接到输出开关管控制单元。从而通过检测电源电压VIN与参考电压源V2的电压的差值，并将该差值转化为电流加在电流采样电阻Rs上，这也相当于降低了电流参考值。如图8所示，参考电流值随着输入电压变化，输入电压增加时，参考电流由Iref降低到Iref1，从而减少峰值电流的变化，稳定了平均输出电流。
根据本发明的改善峰值电流控制LED恒流驱动中电流精度的方法，通过对输入电压进行采样，并将所采样得到的电压转换成电流，进而将该电流输出到输出开关管控制单元，以改变峰值参考电流值，从而根据输入电压的变化来动态地改变峰值参考电流值，获得恒定的输出电流。
应理解，本发明在于采样输入电压，通过一定的转换方式，改变峰值电流的参考值，用以补偿延时引起的峰值电流采样误差，以上实例只是用作示例说明，内部采样转换电路及求和补偿方式并不是为了限制本发明。
本说明书中所描述的只是本发明的优选具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在如权利要求所界定的本发明的范围之内。
Claims (6)
1、一种改善峰值电流控制LED恒流驱动中电流精度的电路，包括电感、输出开关管、电感电流采样单元和输出开关管控制单元，其特征在于，所述LED驱动电路还包括：
输入电压采样转换补偿单元，该输入电压采样转换补偿单元的输入端连接到输入电源，其输出端连接到输出开关管控制单元，从而根据输入电压的变化来动态地改变峰值参考电流值，以使输出电流恒定。
2、如权利要求1所述的改善峰值电流控制LED恒流驱动中电流精度的电路，其特征在于，所述输入电压采样转换补偿单元包括：
输入电压采样部分，包括串联连接的电阻R5和R6，电阻R5的一端连接到输入电源，另一端连接到电阻R6；
转换部分，将所采样的电压转换成电流，其包括NPN晶体管Q1和电阻R7，该NPN晶体管Q1的基极连接到所述电阻R5的所述另一端，发射极连接到电阻R7；以及
电流镜，将所述转换部分转换的电流镜像到输出开关管控制单元，其输入端连接到所述NPN晶体管Q1的集电极，输出端连接到输出开关管控制单元。
3、如权利要求2所述的改善峰值电流控制LED恒流驱动中电流精度的电路，其特征在于，所述电流镜由PMOS晶体管M4和PMOS晶体管M5构成。
4、如权利要求1所述的改善峰值电流控制LED恒流驱动中电流精度的电路，其特征在于，所述输入电压采样转换补偿单元包括：
放大器，其负输入端经电阻R1连接到输入电源，其正输入端经电阻R2连接到参考电压源V2；和
PMOS晶体管M2，其栅极连接到所述放大器的输出端，漏极连接到所述放大器的负输入端，源极连接到输出开关管控制单元。
5、一种改善峰值电流控制LED恒流驱动中电流精度的方法，其特征在于：
对输入电压进行采样；
将所采样得到的电压转换成电流，并将该电流输出到输出开关管控制单元，以改变峰值参考电流值，从而根据输入电压的变化来动态地改变峰值参考电流值，获得恒定的输出电流。
6、如权利要求5所述的改善峰值电流控制LED恒流驱动中电流精度的方法，其特征在于：利用如权利要求1-4中任一项所述的改善峰值电流控制LED恒流驱动中电流精度的电路来进行驱动。
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