CN102655700B

CN102655700B - 基于连续电流检测和浮地的恒流led驱动器的控制方法

Info

Publication number: CN102655700B
Application number: CN201210038522.1A
Authority: CN
Inventors: 陈龙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2032-02-21
Also published as: CN102655700A

Abstract

基于连续电流检测和浮地的恒流LED驱动器的控制方法，包括利用感应流经电感的电流并转换为电压与内部控制电压进行比较的步骤。本发明的有益效果在于，保持了恒定的LED电流，从而取得光强度的一致性。它与电压或稳定变化无关，即使在LED的数量很少的情况下。

Description

基于连续电流检测和浮地的恒流LED驱动器的控制方法

技术领域

此披露涉及LED驱动器，更具体的，是控制一个降压开关稳压器采用浮地电流检测达到精确恒流调节。

背景技术

在许多LED的应用中，特别是在AC-DCLED灯照明的应用中，一个恒定的LED电流是必要的。在AC-DCLED驱动器的现有技术的应用中，对峰值电感电流控制是使用降压模式配置，参考图1。1是输入电容；2是肖特基二极管(续流二极管)，用于降压型LED驱动器；3是电容器，用于平滑LED电流；4是电感；5是LED串；6是功率MOSFET，用于降压型LED驱动器；7是电流检测电阻；8是用于对振荡频率进行编程的电阻；9是连接VDD的输出电容；VDD是一个内部产生的且被调节的输出电压。LD是用作对LED电流的线性调光；PWMD是对于LED电流做脉宽调制的输入端；ROSC是用于连接电阻8来对开关频率进行编程；GND是用于接地；CS是用于在开关（6）源极的电流检测；GATE是用于连接到开关（6）。

峰值电流模式调节是用于电感峰值电流调节。对LED电流峰值的调节是当外部电源MOSFET开启时，CS引脚监视在CS端电压。一旦在CS的电压水平超过预先确定的值时，电源开关会自动关闭，直到下一个时钟周期的到来。这个时钟周期是由振荡电阻进行产生，这就是所谓的PWM峰值电流模式控制，参考图2。开关波形（SWITCHwaveform）是在开关节点的电压波形，其值取于一个在开关（6），二极管（2）和电感（4）的联接处。CLOCK是由内部产生的时钟信号。下降沿将触发开关6开启。IL是电感（4）的电流波形。

该峰值电流PWM降压模式的LED的调节控制的缺点是，调节是在电感的峰值电流，而不是平均电流。如果电压或温度变化时，其LED电流会随着变化，LED平均电流无法保持恒定。

在许多应用中，需要的是更准确的平均LED电流。目前的解决方案是在峰值电流达到所编程的值时关闭开关。而新的发明是通过一个检测电阻连续地检测电感电流，调节流过电阻的平均电流，从而实现准确的LED电流调节。它可以在连续导通模式和非连续导通模式下工作。

发明内容

发明目的

为了克服现有技术的缺陷，本发明提出一种基于连续电流检测和浮地的恒流LED驱动器的控制方法，以获得精确的LED电流调节。

技术方案

基于连续电流检测和浮地的恒流LED驱动器的控制方法，包括利用感应流经电感的电流并转换为电压与内部控制电压进行比较的步骤。

电流的感应是通过感应电阻进行的。由于感应电阻是与电感串联，电阻电流即是电感电流。电感电流通过电阻电压进入误差放大器。误差放大器的输出电容具有低通滤波器的作用。此误差放大器的输出产生一个内部控制电压。一种实现方式是感应到的电阻电压与内部控制电压将进行比较，一旦感应的电压高于预定值时，开关被关闭。另外一种实现方式是振荡器斜坡信号与内部控制电压进行比较。一旦振荡器斜坡电压高于内部控制电压时，开关关闭。两种实现方式均利用据有低通特性的内部控制电压来达到调节恒流的目的。

有益效果

本发明的有益效果在于，保持了恒定的LED电流，从而取得光强度的一致性。它与电压或稳定变化无关，即使在LED的数量很少的情况下。

附图说明

图1.现有技术，采用峰值电流控制的降压模式LED驱动器；

图2.现有技术，降压模式峰值电流PWM控制波形；

图3.用浮地和PWM平均电流模式控制；

图4.采用平均电流模式浮地降压型LED驱动器的重要波形；

图5.实施例一浮地型PWM平均电流模式框图；

图6.实施例二浮地型PWM平均电流模式框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述。

现以一个降压模式的LED驱动器使用平均电流模式以达到精准LED电流调节，其中LED驱动器包括以下部分：

一个电感器件;

一个二极管，介于接地端和SW节点之间；

一个开关装置（一个MOSFET或双极型晶体管）提供连接VIN到感应电阻；

一个用于驱动开关装置的开关控制电路，使电源能在降压型模式下操作对LED电流调节；

一个感应电阻用来产生开关电流的限制，和对平均电感电流的调节。例如，开关控制电路可配置多个LED。恒流是通过感应电阻进行调节。这个控制电路包括一个内置振荡器作固定频率运行。一个电流感应放大器连接到SW和CS引脚用来监测LED电流通过感应电阻的电压。该电流感应放大器总是通过感应电阻来监测流过的电感电流。平均电感电流是流过（或通过）LED的电流。对平均电感电流导致LED电流被精准地调节。

本发明提出了一种新的解决方案，其中高电压的AC-DC降压调节器采用的浮地方案可用来在固定的频率下精确地控制LED电流。这就是所谓的PWM平均电流模式控制。

引脚VIN是用于电压输入；GATE是连接到外部的MOSFET14；SW为开关节点；CS为电流检测节点，连接到电阻15和电感16的其中一个终端；10是输入电容；11是电阻；12是具有反偏作用的高压二极管；13为一个电容；14是一个高压功率MOSFET；15是一个电阻；16是一个电感；17是一个电容，与一个LED串18并联，用于过滤高频波纹；19是肖特基续流二极管。参见图3。

开关波形是在开关节点的电压波形，其值取于一个在开关（14）源，二极管（19）阴极和电阻（15）的联接处。CLOCK是由内部产生的时钟信号。下降沿将触发开关6开启。IL是电感（16）的电流波形。虚线是平均电流，标记为ISENSE。图中IL是被用于连续导通模式，但也可应用于非连续导通模式。参见图4。

实施例一

20是功率MOSFET用于开关；21是检测电阻，它可以内置于IC或外置；22是个电感；23是个电容用于过滤高频波纹；24是个LED串；25是肖特基续流二极管；26是误差放大器用来检测流过电阻21的电流；27是一个电容；28是一个电压比较器；29是S-R触发器；30是一个控制逻辑块。参见图5。

在时钟周期的开始，开关（一个MOSFET或双极晶体管）开启。电流路径从VIN通过电感器和LED到地。此电流的感应是通过感应电阻进行的。当电流升高到一个预定值时，开关关闭。续流二极管打开，电感电流继续流动。该开关在时钟周期的剩余部分关闭。电流检测放大器在开关关闭时仍然工作，而且所检测的电流通过电压反馈来调整内部控制电压以达到调节占空比的目的。一旦在下一个时钟周期到达时，开关再次打开，感应到的电压与内部控制电压将进行比较。一旦感应的电压高于预定值时，开关被再次关闭。该动作在时钟运行时循环往复。图4显示了典型的开关波形，时钟，电感电流和用来产生内部控制电压的平均感应电流。

电流感应模式可在非连续传导模式（DCM）和连续传导模式（CCM）下工作。图5显示了采用平均电流模式浮地降压型LED驱动器的关键部分。其控制电压是通过误差放大器产生的。电感电流有纹波且对它的采样相对于内部控制电压来确定开关在一个时钟周期里的开启时间。有一个内部振荡器运行操作在固定频率下。控制电路只有浮地而没有实地来用于高端的开关和其控制，参考图5。

实施例二

图6展示了另一个对于LED电流控制的实现方法；31是功率MOSFET作为开关；32是检测电阻，既可以内置于IC或外置；33是个电感；34是个电容用于过滤高频波纹；35是个LED串；36是续流二极管；37为误差放大器用来检测流过电阻32的电流；38是个电容；39是个电压比较器；40是个控制逻辑块。

在时钟周期的开始，开关（一个MOSFET或双极晶体管）开启。电流路径从VIN通过电感器和LED到地。此电流的感应是通过感应电阻进行的。当电流升高到一个内部控制电压调节的预定值时，开关关闭。续流二极管打开，电感电流继续流动。该开关在时钟周期的剩余部分关闭。电流检测放大器在开关关闭时仍然工作，而且所检测的电流通过电压反馈来调整内部控制电压。

一个内部振荡器，其斜坡电压在一个时钟周期中上升到一个阈值，它运行时不停地与内部控制电压作比较。如果振荡器斜坡信号达到内部控制电压值，电压比较器CMP39将切换它的输出来关闭功率开关，通过控制逻辑以达到调节占空比的目的。一旦在下一个时钟周期到达时，开关再次打开。振荡器斜坡信号与内部控制电压将进行比较。一旦振荡器斜坡电压高于预定值时，开关被再次关闭。该动作在时钟运行时循环往复。

上述描述说明并介绍本发明的一个方面。此外，此披露仅仅展示和介绍了首选方式，但如前所述，这可以被理解为该发明是可以应用在其他各种组合，修改和环境中，和可以在所表述的发明概念范围内的改变，其基本概念在该发明内的，都属于该发明的保护范畴。

实施例描述了旨在进一步解释已知的最好模式的此发明的实践。并不是仅限至于此。有此技巧的他人在利用本发明最先进的技术在这些或其他，体现发明和由特定的应用或使用该发明可能作的各种修改。因此，此描述说明不是意在仅限制此发明在这里所披露的形式。

Claims

1.基于连续电流检测和浮地的恒流LED驱动器的控制方法，其特征在于，包括利用感应流经电感的电流并转换为电压与内部控制电压进行比较的步骤；所述感应流经电感的电流是通过感应电阻实现的；所述内部控制电压是通过平均感应电流来实现的，所述平均感应电流是通过由电容和误差放大器构成的积分电路来实现的；系统内部的地是浮地；感应到的电阻上的电压与内部控制电压将进行比较，一旦感应的电压高于内部控制电压时，所述LED驱动器内的开关被关闭。

2.根据权利要求1所述的基于连续电流检测和浮地的恒流LED驱动器的控制方法，其特征在于，所述开关可以是MOS管，也可以是双极型晶体管。

3.根据权利要求1所述的基于连续电流检测和浮地的恒流LED驱动器的控制方法，其特征在于，通过误差放大器的恒流控制是连续的控制，而非采样控制。