CN103152956A - Led驱动电路及其恒流控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种LED驱动电路及其恒流控制电路，该恒流控制电路包括：误差放大器，其第一输入端经由采样端口接收负载电流，其第二输入端接收预设的第一参考电压；导通时间控制模块，其输入端与误差放大器的输出端相连；驱动信号生成模块，根据导通时间控制模块的输出信号生成用于关断LED驱动电路中的开关管的驱动信号，所述驱动信号经由所述驱动端口输出；其中，地端口配置为接收浮地电压，该浮地电压不同于LED驱动电路的输入电压的参考地电压。本发明能够实现精确恒流控制、高功率系数、低输入谐波、高工作安全性以及高转换效率。

Description

LED驱动电路及其恒流控制电路

技术领域

本发明涉及LED驱动技术，尤其涉及一种高恒流精度LED驱动电路及其恒流控制电路。

背景技术

目前，在LED驱动电路中，根据外围电路拓扑结构的不同可以划分为隔离模式和非隔离模式，根据输入/输出电压的高低分为降压模式和升压-降压模式。因为普遍采用滞环控制，目前的非隔离LED驱动电路最大的缺点是恒流特性较差，输出电流受输入电压、输出电压和电感量变化影响较大。

图1是传统的降压模式下工作的LED驱动电路的示意图，主要包括恒流控制电路10、续流二极管D1、电感L、电容C1、开关管M1、采样电阻Rcs。如图1所示，续流二极管D1的负极连接到负载LED的正极和电源VIN，续流二极管D1的正极连接到电感L的第一端，电感L的第二端连接到负载LED的负极；开关管M1连接于电感L和采样电阻Rcs之间，该开关管M1受控制于恒流控制电路10。恒流控制电路包括计时器11、比较模块12和RS触发器13。

开关管M1导通时，电感L的电流增加，端口CS处电压增加，直到端口CS处电压升高到基准电压V1时，比较模块12的输出信号翻转，RS触发器13的输出清零，开关管M1关断。计时器11开始计时，电感L通过续流二极管D1、负载LED放电，电流降低；计时器11计时结束时，RS触发器13置位，开关管M1重新开启，完成一个周期。

图1所示的LED驱动电路为降压模式，端口CS实质上采样的是开关管M1的电流，在开关管M1导通时，开关管电流等同于电感电流（即负载电流），因此，该驱动电路时通过端口CS采样开关管电流来达到控制电感电流峰值的目的。进一步而言，图1中流经采样电阻Rcs的电流实质上是开关管电流，恒流控制电路10通过端口CS采样电流之后，其实只是控制了开关管电流的峰值。因为开关管电流的峰值等同于电感电流和负载电流的峰值，所以通过外围电感量的选择可以限制电感电流峰值来达到恒流效果。

上述传统的驱动电路中，存在如下缺点：该驱动电路通过控制峰值电流和纹波电流来恒定输出电流，峰值电流由比较模块12、基准电压V1和采样电阻Rcs确定。电感电流下降的斜率与输出电压VOUT成正比，与电感L的电感量L成反比，纹波电流IPP和输出电流IOUT分别如下式所示：

$\mathrm{IPP}=\frac{\mathrm{VOUT}}{L}*\mathrm{TOFF}$

$\mathrm{IOUT}=\mathrm{IPK}-\frac{1}{2}*\mathrm{IPP}=\frac{V1}{R_{\mathrm{CS}}}-\frac{1}{2}*\mathrm{IPP}$

其中，TOFF为开关管M1的关断时间，IPK为电感电流的峰值，Rcs为采样电阻Rcs的电阻值。

图2为图1所示的驱动电路对应的工作波形，很明显，输出平均电流随输出电压及电感量而变化。同时，假如考虑比较模块12的延迟TDELAY后，输出电流实际上和输入电压也有着直接的关系。电感电流峰值实际上和输入电压以及比较模块12的延迟TDELAY有关系，电感电流上升斜率与输入输出电压差（VIN-VOUT）成正比，和电感量L成反比，如下式所示：

$\mathrm{IOUT}=\frac{V1}{R_{\mathrm{CS}}}+\mathrm{TDELAY}*(\mathrm{VIN}-\mathrm{VOUT})-\frac{1}{2}*\mathrm{IPP}$

综上，现有技术的LED驱动电路的输出电流易受电感量、输入电压、输出电压的影响，稳定性低，恒流精度差，而且增加了系统设计的复杂性和电感的成本。而且传统的LED驱动控制电路通常还需要外带填谷电路之类的功率因数校正（PFC）控制电路来达到高功率系数的要求。

上述现有技术的缺陷主要源于：未能对负载电流完全采样，仅在开关管导通时开关管电流才等于负载电流，而在开关管关断时，开关管电流为0，与负载电流并不等同，二者存在偏差。

为了能够得到负载电流，一种方式如图3所示，利用采样保持电路14对端口CS采样的开关管电流进行转换，以此来模拟负载电流的形状，然后再进行放大积分。然而一般而言，采样保持电路14会增加线路面积，而且采样保持后得到的负载电流和真实的负载电流之间仍存在一定的失真。

为了得到负载电流，还可以将采样电阻串联在负载一端而不经过开关管，恒流控制电路通过该采样电阻来采样负载电流。但是，由于外围电路通常采用的是实地，采样电阻上的电压相对于恒流控制电路的地端口而言通常是高压，使得恒流控制电路的采样端口变成高压端口，其内部需要对高压进行转换，也即恒流控制电路不能采用普通工艺，而要使用高压工艺，增加了成本。因此，现有技术中的另一种方式如图4所示，将采样电阻Rs串联在负载一端而不经过开关管M1，恒流控制电路10具有端口CS1和CS2两个采样端口，分别连接至采样电阻Rcs两端的节点CS1和CS2，通过电平位移模块15对采样电阻Rcs两端的电压进行处理，以此来避免对高压的转换。但是，采用图4所示的驱动电路，会导致恒流控制电路增加一个端口，对于芯片而言意味着增加一个管脚，降低了实用性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种LED驱动电路及其恒流控制电路，无需高压端口或者增加端口就能够实现精确恒流控制、高功率系数、低输入谐波、高工作安全性以及高转换效率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种LED驱动电路的恒流控制电路，具有驱动端口、采样端口和地端口，其特征在于，所述恒流控制电路包括：

误差放大器，其第一输入端经由所述采样端口直接接收负载电流，其第二输入端接收预设的第一参考电压；

导通时间控制模块，其输入端与所述误差放大器的输出端相连，根据所述误差放大器的输出端输出的电压确定导通时间；

驱动信号生成模块，根据所述导通时间控制模块的输出信号生成用于关断LED驱动电路中的开关管的驱动信号，所述驱动信号经由所述驱动端口输出；

其中，所述地端口配置为接收浮地电压，所述浮地电压不同于所述LED驱动电路的输入电压的参考地电压。

根据本发明的一个实施例，所述恒流控制电路还包括：极性转换模块，所述误差放大器的第一输入端经由该极性转换模块从所述采样端口接收所述负载电流，所述极性转换模块对该负载电流进行采样并对采样所得的电压进行极性转换，所述极性转换模块的第一输出端与所述误差放大器的第一输入端相连。

根据本发明的一个实施例，所述恒流控制电路还具有过零检测端口，所述恒流控制电路还包括：电感电流过零检测模块，对所述过零检测端口输入的电感电流进行过零检测，所述驱动信号生成模块根据所述电感电流过零检测模块的输出信号生成用于导通所述开关管的驱动信号。

根据本发明的一个实施例，所述恒流控制电路还包括：计时器，所述驱动信号生成模块根据所述计时器的输出信号生成用于导通所述开关管的驱动信号。

根据本发明的一个实施例，所述恒流控制电路还包括：限流比较器，其第一输入端接收限流采样电压，其第二输入端接收预设的第二参考电压。

根据本发明的一个实施例，所述恒流控制电路还具有限流端口，所述限流比较器的第一输入端经由所述限流端口接收所述限流采样电压。

根据本发明的一个实施例，所述恒流控制电路还包括：极性转换模块，所述误差放大器的第一输入端经由该极性转换模块从所述采样端口接收所述负载电流，所述极性转换模块对该负载电流进行极性转换，所述极性转换模块的第一输出端与所述误差放大器的第一输入端相连，所述极性转换模块具有第二输出端，所述限流比较器的第一输入端从所述极性转换模块的第二输出端接收所述限流采样电压。

根据本发明的一个实施例，所述恒流控制电路还具有过零检测端口，所述恒流控制电路还包括：电感电流过零检测模块，对所述过零检测端口输入的电感电流进行过零检测，所述驱动信号生成模块根据所述电感电流过零检测模块的输出信号生成用于导通所述开关管的驱动信号，所述驱动信号生成模块包括：

或门，其第一输入端连接所述导通时间控制模块的输出端，其第二输入端连接所述限流比较器的输出端；

RS触发器，其置位输入端连接所述电感电流过零检测模块的输出端，其复位输入端连接所述或门的输出端，其输出端产生所述驱动信号。

根据本发明的一个实施例，所述恒流控制电路还包括：计时器，所述驱动信号生成模块根据所述计时器的输出信号生成用于导通所述开关管的驱动信号，所述驱动信号生成模块包括：

或门，其第一输入端连接所述导通时间控制模块的输出端，其第二输入端连接所述限流比较器的输出端；

RS触发器，其置位输入端连接所述计时器的输出端，其复位输入端连接所述或门的输出端，其输出端产生所述驱动信号。

根据本发明的一个实施例，所述恒流控制电路还包括补偿端口，所述误差放大器的输出端与该补偿端口相连并配置为经由积分电容接地。

本发明还提供了一种LED驱动电路，包括以上任一项所述的恒流控制电路以及与其耦合的外围电路。

根据本发明的一个实施例，所述外围电路为升压-降压模式电路。

根据本发明的一个实施例，所述外围电路包括：

开关管，其控制端连接所述恒流控制电路的驱动端口，其第一功率端接收输入电压；

恒流采样电阻，其第一端连接所述开关管的第二功率端；

电感，其第一端连接所述恒流采样电阻的第一端，其第二端接地；

续流二极管，其负极连接所述恒流采样电阻的第二端；

输出电容，其第一端连接所述续流二极管的正极，其第二端接地；

其中，所述地端口连接所述恒流采样电阻的第一端和第二端中的一个，所述采样端口连接所述恒流采样电阻的第一端和第二端中的另一个。

根据本发明的一个实施例，所述外围电路包括：

开关管，其控制端连接所述恒流控制电路的驱动端口，其第一功率端接收输入电压；

恒流采样电阻，其第一端连接所述开关管的第二功率端；

电感，其第一端连接所述限流采样电阻的第二端，其第二端接地；

续流二极管，其负极连接所述恒流采样电阻的第一端；

输出电容，其第一端连接所述续流二极管的正极，其第二端接地；

其中，所述恒流控制电路的地端口连接所述恒流采样电阻的第一端和第二端中的一个，所述恒流控制电路的采样端口连接所述恒流采样电阻的第一端和第二端中的另一个。

根据本发明的一个实施例，在所述驱动信号使所述开关管导通时，所述恒流控制电路的地端口的电压等于所述输入电压，所述开关管导通使得所述电感电流上升，所述导通时间控制模块根据所述误差放大器的输出信号确定导通时间，所述导通时间与所述误差放大器的输出信号的电压值成正比，所述驱动信号生成模块根据所述导通时间生成的驱动信号使所述开关管关闭，所述开关管关闭使得所述电感电流下降，直至所述驱动信号生成模块再次开通所述开关管。

根据本发明的一个实施例，所述外围电路还包括：限流采样电阻，所述恒流采样电阻的第一端经由该限流采样电阻连接所述开关管的第二功率端，所述开关管的第二功率端还连接所述恒流控制电路的限流端口。

根据本发明的一个实施例，所述恒流控制电路的限流比较器将所述限流采样电阻两端的电压与所述第二预设电压比较，在所述限流采样电阻两端的电压超过所述第二参考电压时，所述驱动信号生成模块产生的驱动信号关断所述开关管。

根据本发明的一个实施例，所述恒流控制电路中的限流比较器的第一输入端从所述极性转换模块的第二输出端接收所述限流采样电压。

根据本发明的一个实施例，所述限流比较器将所述极性转换模块的第二输出端输出的限流采样电压与所述第二参考电压进行比较，在所述极性转换模块的第二输出端输出的限流采样电压超过所述第二参考电压时，所述驱动信号生成模块产生的驱动信号关断所述开关管。

根据本发明的一个实施例，所述LED驱动电路还包括：整流桥，外部的交流信号经由所述整流桥整流后产生所述输入电压。

根据本发明的一个实施例，所述输出电容配置为与负载LED并联。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明实施例的恒流控制电路采用闭环控制，恒流控制电路的采样端口直接采样负载电流，与传统的经由开关管来采样负载电流的方式相比，使得输出的负载电流将仅和内部的第一参考电压Vref1以及恒流采样电阻的电阻值Rcs有关，输出的负载电流不再受电感量、输入电压、输出电压的影响，恒流精度高，稳定性更好。具体而言，输出负载电流IOUT和第一参考电压Vref1以及恒流采样电阻的电阻值Rcs关系如下：

与传统的使用采样保持电路对开关管电流进行转换来得到负载电流的方式相比，避免了采样保持电路带来的线路面积增加的问题。

此外，本发明实施例的恒流控制电路的地端口配置为接收浮地电压，从而仅需一个采样端口和该地端口配合就能够实现对负载电流的采样，无需多余的端口。

此外，本发明实施例的恒流控制电路还可以通过补偿端口外接积分电容，由于外接积分电容的存在，补偿端口的电压在单个交流周期内保持恒定，配合导通时间控制模块，使得在单个交流周期内的导通时间保持恒定，从而实现高功率因数。与传统的采用负载的外部填谷电路来实现高功率因数相比，大大节约了成本和整机体积。

另外，本发明实施例的恒流控制电路尤其适用于升压-降压模式的LED驱动电路，另外还可以通过限流比较器实现限流保护，提升电路的安全性。

附图说明

图1是现有技术中一种非隔离降压模式下工作的LED驱动电路的结构示意图；

图2是图1所示LED驱动电路的工作波形图；

图3是现有技术中另一种非隔离降压模式下工作的LED驱动电路的结构示意图；

图4是现有技术中再一种非隔离降压模式下工作的LED驱动电路的结构示意图；

图5是本发明第一实施例的LED驱动电路的结构示意图；

图6是图3所示LED驱动电路的工作波形图；

图7是本发明第二实施例的LED驱动电路的结构示意图；

图8是本发明第三实施例的LED驱动电路的结构示意图；

图9是图6所示LED驱动电路的工作波形图；

图10是本发明第四实施例的LED驱动电路的结构示意图；

图11是本发明第五实施例的LED驱动电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

参考图5，在本发明的第一实施例中，LED驱动电路包括：恒流控制电路30、开关管M1、限流采样电阻RILIM、恒流采样电阻Rcs、电感L、续流二极管D1、输出电容C1、第一过零检测电阻R1、第二过零检测电阻R2、整流桥38。其中恒流控制电路30具有过零检测端口ZCD、驱动端口DR、限流端口ILIM、采样端口CS、地端口GND、补偿端口COMP，恒流控制电路30包括以下模块：电感电流过零检测模块31、误差放大器33、导通时间控制模块34、限流比较器35以及驱动信号生成模块。

其中，电感电流过零检测模块31对过零检测端口ZCD输入的电感电流进行过零检测。误差放大器33的第一输入端连接采样端口CS，其第二输入端接收预设的第一参考电压Vref1，本实施例中，第一参考电压Vref1由参考电压源提供，该参考电压源的一端连接误差放大器33的第二输入端，另一端接地（更具体而言，与地端口GND相连）。另外，误差放大器33的输出端与补偿端口COMP相连，并且补偿端口COMP经由积分电容C2接地。导通时间控制模块34的输入端与误差放大器33的输出端相连，根据误差放大器33输出端输出的电压（也即积分电容C2上的电压）确定导通时间。限流比较器35的第一输入端经由限流端口ILIM接收限流采样电压，其第二输入端接收预设的第二参考电压Vref2，作为一个非限制性的例子，第二参考电压Vref2由参考电压源提供，该参考电压源的一端连接限流比较器35的第二输入端，另一端接地（更具体而言，与地端口GND相连）。

驱动信号生成模块根据电感电流过零检测模块31、导通时间控制模块34、限流比较器35的输出信号生成驱动信号，该驱动信号经由驱动端口DR输出至开关管M1，用于驱动开关管M1的导通和关断。作为一个非限制性的例子，图5中驱动信号生成模块包括或门36和RS触发器37，其中，或门36的第一输入端连接导通时间控制模块34的输出端，其第二输入端连接限流比较器35的输出端；RS触发器的置位输入端S连接电感电流过零检测模块31的输出端，其复位输入端R连接或门36的输出端，其输出端产生驱动信号并经由驱动端口DR输出至开关管M1的控制端。

另外，恒流控制电路30中还可以包括极性转换模块（图5中未示出），误差放大器33的第一输入端经由该极性转换模块与采样端口CS相连，换言之，极性转换模块对采样端口输入的负载电流进行采样并对采样所得的电压进行极性转换，极性转换后的电压通过极性转换模块的第一输出端传输至误差放大器33的第一输入端。

恒流控制电路30的地端口GND配置为接收浮地电压，该浮地电压不同于LED驱动电路的输入电压的参考地电压（即实地）。更加具体而言，地端口GND所接收的浮地电压使得采样端口CS和地端口GND之间的电压差落入一个适当的、较低的范围，使得控制电路30内部无需专门的高压转换模块，本实施例中，地端口GND优选为连接恒流采样电阻Rcs的第一端以及电感L的第一端，采样端口CS连接恒流采样电阻Rcs的第二端。

本实施例中的恒流控制电路30可以适用于各种适当的外围电路，例如降压模式电路。但是，对于输入谐波要求较高的应用场景，降压模式电路具有先天的劣势，在输入电压和输出电压接近时，驱动电路的导通角变小，输入谐波不可避免的变差，在输入电压比输出电压小时，驱动电路甚至无法工作。因此，作为个优选的实施例，外围电路优选采样升压-降压模式电路，其输入电压和输出电压可自由定义，输入谐波和功率系数都能够达到最佳。

下面对外围电路进行详细描述。整流桥38对输入的交流信号进行整流产生输入信号；开关管M1的控制端连接恒流控制电路30的驱动端口DR，其第一功率端接收该输入电压，其第二功率端连接恒流控制电路30的限流端口ILIM和限流采样电阻RILIM的第一端；限流采样电阻RILIM的第二端连接恒流控制电路30的地端口GND、恒流采样电阻Rcs的第一端以及电感L的第一端；恒流采样电阻Rcs的第一端连接地端口GND、限流采样电阻RILIM的第二端以及电感L的第一端，恒流采样电阻Rcs的第二端连接采样端口CS以及续流二极管D1的负极；电感L的第一端连接限流采样电阻RILIM的第二端和恒流采样电阻Rcs的第一端，电感L的第二端接地（实地，即上述输入电压的参考地）；续流二极管D1的负极连接采样端口CS以及恒流采样电阻Rcs的第二端，其正极连接输出电容C1的第一端；输出电容C1的第一端连接续流二极管D1的正极，其第二端接地（实地），输出电容C1可以配置为与负载LED并联；第一过零检测电阻R1的第一端接地（实地），其第二端连接恒流控制电路30的过零检测端口ZCD；第二过零检测电阻R2的第一端连接第一过零检测电阻R1的第二端，其第二端连接恒流控制电路30的地端口（即连接浮地）。

其中，采样端口CS直接采样负载电流，而限流端口ILIM则采样开关管M1的电流，在实现高恒流控制的同时，也可以有效限制开关管M1最大峰值电流，保证整个LED驱动电路安全工作。需要说明的是，在本文中，采样端口CS直接采样负载电流指的是采样端口CS不经过开关管M1而对负载电流进行采样。进一步而言，地端口GND和采样端口CS分别连接在与负载串联的恒流采样电阻Rcs的两端。该恒流采样电阻Rcs和负载串联在开关管M1的同一侧，换言之，恒流采样电阻Rcs和负载之间的串联通路上并不包括开关管M1。

在LED驱动电路上电后，开关管M1首先导通，电感电流上升，补偿端口COMP的电压决定开关管M1的导通时间；当开关管M1关闭后，电感电流下降，当电感电流下降到零电流时，电感电流过零检测模块31的输入电压出现下降沿，电感电流过零检测模块31输出为低，置位RS触发器37，使得开关管M1开通。当负载短路或者LED驱动电路启动时，电感电流会不停上升，此时限流比较器35会将开关管M1的电流限制到设定值，保障整个LED驱动电路工作安全。

误差放大器33根据两个输入端的压差调整其输出端的输出电压Vcomp。误差放大器33的输出电压Vcomp进入导通时间控制模块34，确定开关管M1的导通时间。而开关管M1的导通时间又反过来调节负载电流，最终形成负反馈，得到极佳的恒流特性。一旦输出电压Vcomp稳定后，开关管M1的导通时间也将恒定，从而实现高功率系数。

限流比较器35将限流采样电阻RILIM两端的电压与第二参考电压Vref2进行比较，一旦限流采样电阻RILIM两端的电压超过第二参考电压Vref2之后，限流比较器35的输出信号经由或门36进入RS触发器37的复位端，对RS触发器37的输出信号复位，从而关断开关管M1，实现限流保护。

图6为图5所示LED驱动电路的工作波形，从中可以看出，当电感电流为零时，电感电流过零检测模块31的输出信号为逻辑高电平，置位RS触发器37，RS触发器37的输出信号为逻辑高电平，使得开关管M1开通，进而使得恒流控制电路30的地端口GND接收到的地电位等于输入电压，此时电感电流上升，由补偿端口COMP的电压在导通时间控制模块34中确定导通时间，补偿端口COMP的电压和导通时间成正比；导通时间控制模块34的输出信号为逻辑高电平时，RS触发器37的输出信号清零，开关管M1关闭，恒流控制电路30的地端口GND的地电位变为输入信号的参考地，进而电感电流下降；当电感电流下降到零时，电感电流过零检测模块31的输出信号再为逻辑高电平，开关管M1再度开通，一个周期结束。

正常工作时，补偿端口COMP可以外接积分电容C2，确保单个交流周期内误差放大器33的输出电压Vcomp基本不变，从而实现恒导通时间控制，从而得到高功率系数和低输入谐波。

另外，只要保证误差放大器33的增益足够大，整个负反馈环路的增益就得到保证，再加之优选的外围器件连接结构，采样端口CS得以采样负载电流，最终实现系统的高恒流精度。

电感电流过零检测模块31的使用，使得本实施例的LED驱动电路可以工作在临界模式，从而有利于提高LED驱动电路的工作稳定性，降低转换功耗，实现高转换效率。

图7示出了第二实施例中的LED驱动电路的结构示意图，其结构与图5所示的LED驱动电路基本相同，区别在于将第一实施例内恒流控制电路30中的电感电流过零检测模块31替换为第二实施例中的计时器39，并将外围电路中的第一过零检测电阻R1和第二过零检测电阻R2移除。在第二实施例中，驱动信号生成模块根据计时器39的输出信号来控制开关管M1导通。

图8示出了第三实施例中的LED驱动电路的结构示意图，包括：恒流控制电路50、开关管M1、恒流采样电阻Rcs、电感L、续流二极管D1、输出电容C1、第一过零采样电阻R1、第二过零采样电阻R2、整流桥58。其中，恒流控制模块50具有过零检测端口ZCD、驱动端口DR、采样端口CS、地端口GND和补偿端口COMP，其包括以下模块：电感电流过零检测模块51、极性转换模块52、误差放大器53、导通时间控制模块54、限流比较器55、或门56和RS触发器57。

与图5所示的实施例相比，图7所示的实施例中，恒流控制电路50省去了限流端口ILIM，外围电路省去了限流采样电阻RILIM，改变了恒流采样电阻Rcs的连接方式，此外恒流控制电路50中包含了极性转换模块52。极性转换模块52经由采样端口CS采样负载电流，其具有第一输出端和第二输出端，其中第一输出端输出第一输出电压信号Vsense1，第二输出端第二输出电压信号Vsense2，第一输出电压信号Vsense1为电感电流在下降周期的分量，代表负载电流信号，而第二输出电压信号Vsense2则直接代表电感电流。第一输出电压信号Vsense1传输至误差放大器53的一个输入端，与第一参考电压Vref1比较，用于恒流控制；第二输出电压信号Vsense2传输至限流比较器55的一个输入端，与第二参考电压Vref2比较，用于限流保护。

采用图8所示的电路结构，可以通过复用采样端口CS来省略限流端口ILIM以及相应的限流采样电阻。

图9为图8所示LED驱动电路的工作波形，通过采样负载电流，极性转换模块52生成与负载电流信号相关的电压，并利用误差放大器53将其与第一参考电压Vref1进行误差放大，最终实现恒流控制。图8所示LED驱动电路其他部分的电路结构以及工作原理与图5所示LED驱动电路类似，更多具体内容请参考前述实施例的相关描述。

图10示出了第四实施例的LED驱动电路的结构示意图，其结构与图8所示的LED驱动电路基本相同，区别在于将第三实施例中恒流控制电路50内的电感电流过零检测模块51替换为第四实施例中的计数器59，并将外围电路中的第一过零检测电阻R1和第二过零检测电阻R2移除。在第四实施例中，驱动信号生成模块根据计时器59的输出信号来控制开关管M1导通。

上述第一实施例至第四实施例中外围电路都采用升压-降压模式，但是应当理解，本案中提供的恒流控制电路与升压-降压模式的外围电路相配合仅是优选方案，该恒流控制电路同样也可以适用于降压模式的外围电路。

参考图11，其示出了第五实施例的降压模式的LED驱动电路的结构示意图，包括：恒流控制电路60、开关管M1、恒流采样电阻Rcs、电感L、续流二极管D1、输出电容C1、第一过零检测电阻R1、第二过零检测电阻R2、整流桥68。其中恒流控制电路60具有过零检测端口ZCD、驱动端口DR、采样端口CS、地端口GND、补偿端口COMP，恒流控制电路60包括以下模块：电感电流过零检测模块61、误差放大器63、导通时间控制模块64、限流比较器65以及驱动信号生成模块。与先前第一至第四实施例类似，第五实施例中的驱动信号生成模块也包括或门66和RS触发器67。

其中，恒流控制电路60的连接方式和工作原理与前述实施例类似。第五实施例中，外围电路的连接方式如下：整流桥68对输入电压进行整流产生输入信号；开关管M1的控制端连接恒流控制电路60的驱动端口DR，其第一功率端连接整流桥68的输出端，其第二功率端连接恒流采样电阻Rcs的第一端以及恒流控制电路60的地端口GND；恒流采样电阻Rcs的第二端连接恒流控制电路60的采样端口CS以及电感L的第一端；电感L的第二端连接输出电容C1的第一端；输出电容C1的第二端接地；续流二极管D1的负极连接恒流采样电阻Rcs的第一端，正极接地。

需要说明的是，以上实施例仅是示例，本领域技术人员应当理解，开关管M1、续流二极管D1、恒流采样电阻Rcs、电感L、限流采样电阻RILIM等部件的连接方式、开关管M1的类型、导通时间控制模块中的计时器类型等是可以进行适当更改的，在不违背本申请的精神的前提下，可以通过各种不同的组合方式形成不同的具体实施例。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (21)

1.一种LED驱动电路的恒流控制电路，具有驱动端口、采样端口和地端口，其特征在于，所述恒流控制电路包括：

误差放大器，其第一输入端经由所述采样端口直接接收负载电流，其第二输入端接收预设的第一参考电压；

导通时间控制模块，其输入端与所述误差放大器的输出端相连，根据所述误差放大器的输出端输出的电压确定导通时间；

驱动信号生成模块，根据所述导通时间控制模块的输出信号生成用于关断LED驱动电路中的开关管的驱动信号，所述驱动信号经由所述驱动端口输出；

其中，所述地端口配置为接收浮地电压，所述浮地电压不同于所述LED驱动电路的输入电压的参考地电压。

2.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其特征在于，还包括：极性转换模块，所述误差放大器的第一输入端经由该极性转换模块从所述采样端口接收所述负载电流，所述极性转换模块对该负载电流进行采样并对采样所得的电压进行极性转换，所述极性转换模块的第一输出端与所述误差放大器的第一输入端相连。

3.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其特征在于，所述恒流控制电路还具有过零检测端口，所述恒流控制电路还包括：电感电流过零检测模块，对所述过零检测端口输入的电感电流进行过零检测，所述驱动信号生成模块根据所述电感电流过零检测模块的输出信号生成用于导通所述开关管的驱动信号。

4.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其特征在于，还包括：计时器，所述驱动信号生成模块根据所述计时器的输出信号生成用于导通所述开关管的驱动信号。

5.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其特征在于，还包括：限流比较器，其第一输入端接收限流采样电压，其第二输入端接收预设的第二参考电压。

6.根据权利要求5所述的恒流控制电路，其特征在于，所述恒流控制电路还具有限流端口，所述限流比较器的第一输入端经由所述限流端口接收所述限流采样电压。

7.根据权利要求5所述的恒流控制电路，其特征在于，还包括：极性转换模块，所述误差放大器的第一输入端经由该极性转换模块从所述采样端口接收所述负载电流，所述极性转换模块对该负载电流进行极性转换，所述极性转换模块的第一输出端与所述误差放大器的第一输入端相连，所述极性转换模块还具有第二输出端，所述限流比较器的第一输入端从所述极性转换模块的第二输出端接收所述限流采样电压。

8.根据权利要求5所述的恒流控制电路，其特征在于，所述恒流控制电路还具有过零检测端口，所述恒流控制电路还包括：电感电流过零检测模块，对所述过零检测端口输入的电感电流进行过零检测，所述驱动信号生成模块根据所述电感电流过零检测模块的输出信号生成用于导通所述开关管的驱动信号，所述驱动信号生成模块包括：

或门，其第一输入端连接所述导通时间控制模块的输出端，其第二输入端连接所述限流比较器的输出端；

RS触发器，其置位输入端连接所述电感电流过零检测模块的输出端，其复位输入端连接所述或门的输出端，其输出端产生所述驱动信号。

9.根据权利要求5所述的恒流控制电路，其特征在于，还包括：计时器，所述驱动信号生成模块根据所述计时器的输出信号生成用于导通所述开关管的驱动信号，所述驱动信号生成模块包括：

或门，其第一输入端连接所述导通时间控制模块的输出端，其第二输入端连接所述限流比较器的输出端；

RS触发器，其置位输入端连接所述计时器的输出端，其复位输入端连接所述或门的输出端，其输出端产生所述驱动信号。

10.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其特征在于，所述恒流控制电路还包括补偿端口，所述误差放大器的输出端与该补偿端口相连并配置为经由积分电容接地。

11.一种LED驱动电路，其特征在于，包括权利要求1至10中任一项所述的恒流控制电路以及与其耦合的外围电路。

12.根据权利要求11所述的LED驱动电路，其特征在于，所述外围电路为升压-降压模式电路。

13.根据权利要求12所述的LED驱动电路，其特征在于，所述外围电路包括：

开关管，其控制端连接所述恒流控制电路的驱动端口，其第一功率端接收输入电压；

恒流采样电阻，其第一端连接所述开关管的第二功率端；

电感，其第一端连接所述恒流采样电阻的第一端，其第二端接地；

续流二极管，其负极连接所述恒流采样电阻的第二端；

输出电容，其第一端连接所述续流二极管的正极，其第二端接地；

其中，所述恒流控制电路的地端口连接所述恒流采样电阻的第一端和第二端中的一个，所述恒流控制电路的采样端口连接所述恒流采样电阻的第一端和第二端中的另一个。

14.根据权利要求12所述的LED驱动电路，其特征在于，所述外围电路包括：

开关管，其控制端连接所述恒流控制电路的驱动端口，其第一功率端接收输入电压；

恒流采样电阻，其第一端连接所述开关管的第二功率端；

电感，其第一端连接所述限流采样电阻的第二端，其第二端接地；

续流二极管，其负极连接所述恒流采样电阻的第一端；

输出电容，其第一端连接所述续流二极管的正极，其第二端接地；

其中，所述恒流控制电路的地端口连接所述恒流采样电阻的第一端和第二端中的一个，所述恒流控制电路的采样端口连接所述恒流采样电阻的第一端和第二端中的另一个。

15.根据权利要求13或14所述的LED驱动电路，其特征在于，在所述驱动信号使所述开关管导通时，所述恒流控制电路的地端口的电压等于所述输入电压，所述开关管导通使得所述电感电流上升，所述导通时间控制模块根据所述误差放大器的输出信号确定导通时间，所述导通时间与所述误差放大器的输出信号的电压值成正比，所述驱动信号生成模块根据所述导通时间生成的驱动信号使所述开关管关闭，所述开关管关闭使得所述电感电流下降，直至所述驱动信号生成模块再次开通所述开关管。

16.根据权利要求13所述的LED驱动电路，其特征在于，所述外围电路还包括：限流采样电阻，所述恒流采样电阻的第一端经由该限流采样电阻连接所述开关管的第二功率端，所述开关管的第二功率端还连接所述恒流控制电路的限流端口。

17.根据权利要求16所述的LED驱动电路，其特征在于，所述恒流控制电路的限流比较器将所述限流采样电阻两端的电压与所述第二预设电压比较，在所述限流采样电阻两端的电压超过所述第二参考电压时，所述驱动信号生成模块产生的驱动信号关断所述开关管。

18.根据权利要求14所述的LED驱动电路，其特征在于，所述恒流控制电路中的限流比较器的第一输入端从所述极性转换模块的第二输出端接收所述限流采样电压。

19.根据权利要求18所述的LED驱动电路，其特征在于，所述限流比较器将所述极性转换模块的第二输出端输出的限流采样电压与所述第二参考电压进行比较，在所述极性转换模块的第二输出端输出的限流采样电压超过所述第二参考电压时，所述驱动信号生成模块产生的驱动信号关断所述开关管。

20.根据权利要求13或14所述的LED驱动电路，其特征在于，还包括：

整流桥，外部的交流信号经由所述整流桥整流后产生所述输入电压。

21.根据权利要求13或14所述的LED驱动电路，其特征在于，所述输出电容配置为与负载LED并联。

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