CN103179751B - 一种电感电流全周期采样的led驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电感电流全周期采样的LED驱动电路，用以实现LED恒流驱动，包括一与输入交流电压相连接的整流桥，一LED负载，该LED负载与一电感（L1）、一功率开关（M1）以及一采样电阻（R4）连接后并联一滤波电容（C1），其特征在于，该LED驱动电路根据该功率开关(M1)开启和关闭时流经电感(L1)的电流信号，通过一环路控制电路，关断该功率开关(M1)；该LED驱动电路根据该电感(L1)的退磁时间，开启该功率开关(M1)。

Description

一种电感电流全周期采样的LED驱动电路
技术领域
本发明涉及开关型LED驱动电源技术领域，特别涉及一种电感电流全周期采样的LED驱动电路。
背景技术
图1是传统的降压LED驱动电路的简化示意图。如图1所示，交流电经过整流桥整流后经电容器C1滤波，产生供电电源，电阻R1和电容器C2产生一个低压直流电压使控制芯片启动。变压器有二个绕组，包括一个主绕组，连接于供电电源和输出LED输出电容之间，一个辅助绕组，连接于二极管D2与电路地之间。当电路启动后，采样电阻R2采样到主绕阻的电流信息以控制输出电流，辅助绕组为控制芯片供电，同时辅助绕组还提供检测输出续流二极管电流过零时间和检测输出电压和输出电流的信息。
上述传统的降压型LED驱动电路中，存在如下两个缺点：
第一，电感电流采样电路只能采样到功率开关管开启时流过电感的电流，不能检测到功率管关断时流过电感的电流，不能真实的采样到输出电流，只能通过芯片内部算法来实现，输出电流精度低，恒流特性差，芯片内部还要做补偿电路，增加了芯片成本。
第二，辅助绕组增加系统成本和体积。
发明内容
 为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种电感电流全周期采样的LED驱动电路使输出电流精度高，恒流性好，提高了电源的整体性能，同时该LED驱动电路的供电电路无需辅助绕组，可简化LED驱动电源的设计，缩小LED驱动电源的体积，降低LED驱动电源的成本。
    为了实现上述发明目的，本发明公开一种电感电流全周期采样的LED驱动电路，用以实现LED恒流驱动，包括一与输入交流电压相连接的整流桥，一LED负载，该LED负载与一电感（L1）、一功率开关（M1）以及一采样电阻（R4）连接后并联一滤波电容（C1），其特征在于，该LED驱动电路根据该功率开关(M1)开启和关闭时流经电感(L1)的电流信号，通过一环路控制电路，关断该功率开关(M1)；该LED驱动电路根据该电感(L1)的退磁时间，开启该功率开关(M1)；该环路控制电路包含：一锯齿波发生器、一误差放大器、一比较器、和一积分电容C3；该电感(L1)的电流信号经该采样电阻(R4)转化为电压信号(CS)，该电压信号(CS)与该误差放大器的输入端连接，该误差放大器的输出信号经过该积分电容（C3）转化为一直流电压信号（COMP），该误差放大器的输出端与该比较器的负向输入端连接，该比较器的正向输入端与该锯齿波发生器连接，当该锯齿波发生器电压大于该直流电压信号（COMP），关断该功率开关(M1)。
更进一步地，该环路控制电路还包含一逻辑控制器，该逻辑控制器的输入端与该比较器连接，根据该比较器的输出值控制该功率开关（M1）。
更进一步地，该LED驱动电路还包括一供电电路，该供电电路包括一供电二极管（D2）和一供电电阻（R5），该功率开关(M1)关断时，通过供电二极管（D2）和供电电阻（R5）为该LED驱动电路供电。
更进一步地，该功率开关(M1)关断时，与采样电阻（R4）连接的续流二极管D1导通，当该续流二极管D1导通时，与该电感（L1）连接的退磁检测采样电阻R2和R3采样该电感(L1)的退磁时间，当该电感(L1)的退磁时间结束时，与该退磁检测采样电阻R2和R3连接的退磁检测模块检测到退磁结束，该退磁检测模块控制功率开关（M1）导通。
    更进一步地，该LED驱动电路还包括一电阻器（R1）和电容器（C2）为该LED驱动提供启动电源，该电阻器（R1）一端连接该整流桥，另一端与该电容器（C2）连接，该电容器（C2）的另一端接地。
本发明实施方式相对于现有技术而言，对电感L1的反射电压检测来确定续流二极管D1的电流过零时间，从而确定续流二极管D1的电流过零时间，对电感电流的全采样以检测LED负载的平均电流，通过闭环控制实现高精度LED恒流驱动，提高了电源的输出恒流精度；电感L1的反射电压通过R5和D2供电，省去辅助绕组的设计，可简化LED驱动电源设计，缩小LED驱动电源体积，降低LED驱动电源成本。
附图说明
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1是现有技术中所使用的降压型LED恒流驱动电路示意图；
图2是本发明所示出的电感电流全周期采样的LED驱动电路示意图；
图3是本发明所示出的LED驱动电路各信号点的电压或电流示意图（电压信号相对于AGND点电压）。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
本发明的目的在于提供一种电感电流全周期采样的LED驱动电路，使得输出电流精度高，恒流特性好，提高了电源的整体性能。同时供电电路无需辅助绕组，可简化LED驱动电源的设计，缩小LED驱动电源的体积，降低LED驱动电源的成本。 
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电感电流全周期采样的LED驱动电路。如图2所示，该LED驱动电路包含：电流采样电阻R4，用于采样电感L1电流并转化为电压信号，在功率开关管M1开启和关断时都能采样电感L1电流转化为电压信号，即电感电流全周期采样；该LED驱动电路还包含：退磁检测模块（202）、锯齿波发生器模块（203）、误差放大器模块（204）、比较器模块（205）、逻辑控制模块（206）、开关功率管M1、积分电容器C3和由D2、R5组成的供电网络。
该退磁检测模块（202）输入端连接于退磁采样电阻R2和R3之间，输出端连接于逻辑控制模块（206）的第一输入端，用于检测续流二极管D1的电流过零，以确定功率开关管M1的开启时间。
该误差放大器模块（204）输入端连接于采样电阻R4和基准电压，输出端连接于积分电容器C3，用于把电感L1的电流转化成的电压通过误差放大器放大后，由积分电容器C3滤成直流并进行环路补偿，得到电感L1的平均电流信息。
该锯齿波发生器模块（203）的输出端连接于比较器模块（205）正向输入端，该比较器模块（205）的反向输入端连接于积分电容器C3，用于比较积分电容器C3上的电压和锯齿波发生器的输出电压，以确定功率开关管M1的导通脉冲宽度。
该供电网络由供电二极管D2和供电电阻R5组成，用于在功率开关管M1关断时为电容器C2供电，从而省去供电的辅助绕组。
本发明的LED驱动电路还包含：电阻器R1和电容器C2用于把高压电压转成直流电压，为LED驱动电路提供启动电源；启动和基准模块（201）用于控制整个电路的启动和关断，并产生基准电压；电阻器R2和电阻器R3组成的退磁时间采样网络，用于采样续流二极管D1的电流过零时间。
下面结合图2和图3具体描述根据本实施方式的LED驱动电路的工作过程：
当功率管M1开通时(图3中的301)，电感L1电流上升，采样电阻R4上的电压（CS）也上升，当功率管M1关断时，电感L1电流下降，采样电阻R4上的电压也下降，电流采样放大器（204）会把R4上采样到的电压和基准电压做差后放大，通过电容器C3滤成直流电压（COMP电压），该直流电压反应了流过电感L1的平均电流（即输出电流）信息，当功率管M1开通后，锯齿波发生器（203）会产生固定斜率的锯齿波（RAMP），当锯齿波电压超过C3电容上的电压后，功率管M1关断(图3中的302)，续流二极管D1开始导通，供电二极管D2也开始导通（供电开始），退磁检测采样电阻R2和R3开始工作，采样L1的退磁时间，当L1退磁结束时（即续流二极管D1的电流过零时间），退磁检测（202）检测到退磁结束（图3中 的 303），控制功率管M1开启，如此循环，系统可检测到LED负载真实的平均电流，通过反馈环路实现LED恒流驱动，输出电流精度高，恒流特性好，同时省去了电路供电的辅助绕阻。
与现有技术相比，本实施方式对电感电流全周期采样，采样到的是输出电流的真实值，通过反馈环路实现LED恒流驱动，输出电流精度高，恒流特性好，同时利用功率管关断时通过D2和R5对C2电容进行供电，省去辅助绕组的设计，可简化LED驱动电源设计，缩小LED驱动电源体积，降低LED驱动电源成本。
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，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，皆应在本发明的范围之内。

Claims (3)

1. 一种电感电流全周期采样的LED驱动电路，用以实现LED恒流驱动，包括一与输入交流电压相连接的整流桥，一LED负载，所述LED负载与一电感（L1）、一功率开关（M1）以及一采样电阻（R4）连接后并联一滤波电容（C1），其特征在于，所述LED驱动电路根据该功率开关(M1)开启和关闭时流经电感(L1)的电流信号，通过一环路控制电路，关断所述功率开关(M1)；所述LED驱动电路根据所述电感(L1)的退磁时间，开启所述功率开关(M1)；所述环路控制电路包含：一锯齿波发生器、一误差放大器、一比较器和一积分电容C3；所述电感(L1)的电流信号经所述采样电阻(R4)转化为电压信号(CS)，所述电压信号(CS)与所述误差放大器的输入端连接，所述误差放大器的输出信号经过所述积分电容（C3）转化为一直流电压信号（COMP），所述误差放大器的输出端与所述比较器的负向输入端连接，所述比较器的正向输入端与所述锯齿波发生器连接，当所述锯齿波发生器电压大于所述直流电压信号（COMP），关断所述功率开关(M1)；
所述的环路控制电路还包含一逻辑控制器，所述逻辑控制器的输入端与所述比较器连接，根据所述比较器的输出值控制所述功率开关（M1）；
所述LED驱动电路还包括一供电电路，所述供电电路包括一供电二极管（D2）和一供电电阻（R5），所述功率开关(M1)关断时，通过供电二极管（D2）和供电电阻（R5）为所述LED驱动电路供电。
2.如权利要求1所述的电感电流全周期采样的LED驱动电路，其特征在于，所述功率开关(M1)关断时，与采样电阻（R4）连接的续流二极管D1导通，当所述续流二极管D1导通时，与所述电感（L1）连接的退磁检测采样电阻R2和R3采样所述电感(L1)的退磁时间，当所述电感(L1)的退磁时间结束时，与所述退磁检测采样电阻R2和R3连接的退磁检测模块检测到退磁结束，所述退磁检测模块控制功率开关（M1）导通。
3.如权利要求1所述的电感电流全周期采样的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括一电阻器（R1）和电容器（C2）为所述LED驱动提供启动电源，所述电阻器（R1）一端连接所述整流桥，另一端与所述电容器（C2）连接，所述电容器（C2）的另一端接地。
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