CN103389767A - 一种恒流驱动器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种恒流驱动器及其控制方法，其特征在于，所述恒流驱动器包括提供输入电压的电压源、负载电路、开关控制电路和电流检测电路，其中，电流检测电路用于设定和检测流过负载电路的负载电流；开关控制电路接收电流检测电路的反馈信号，并调节该反馈信号和参考电压相关联。

Description

一种恒流驱动器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种恒流驱动器，尤其涉及一种恒流驱动器的控制电路及其控制方法。 

背景技术

目前，工业界主要有两大类驱动恒流驱动器。一类是开关型恒流驱动器，其优点是能在整个电压应用范围内实现较高的效率，能够输出较大的功率；缺点是需要电感、变压器等磁性元件，具有较高的成本，较大的EMI（电磁干扰），需要占用较大的板级面积。另一类是线性型恒流驱动器，其优点是不需要采用电感、变压器等磁性元器件，成本低，无EMI，板级面积小；缺点是很难在整个电压应用范围内实现高效率，很难实现较大的功率输出。现有恒流驱动器的缺点是：采用现有的技术的恒流驱动器，用户很难在效率、输出功率与系统成本、EMI、板级面积等方面取得较好的折中，从而使得综合性能更好。

发明内容

为了解决现有恒流驱动器的缺点，本发明的目是提出一种恒流驱动器及其控制方法，采用该方案的恒流驱动器，能够在不使用电感或变压器等磁性元器件的基础上，获得比较高的效率、比较低的系统成本、EMI、以及比较小的板级面积等。

依据本发明一实施例的一种恒流驱动器，所述恒流驱动器包括提供输入电压的电压源、负载电路、开关控制电路和电流检测电路，其中，电流检测电路用于设定和检测流过负载电路的负载电流；开关控制电路接收电流检测电路的反馈信号，并调节该反馈信号和参考电压相关联。

可选地，所述恒流驱动器的内部电路的连接顺序至少包括以下几种连接关系之一：电压源、负载电路、开关控制电路、电流检测电路依次连接；电压源、负载电路、电流检测电路、开关控制电路依次连接；电压源、开关控制电路、负载电路、电流检测电路依次连接；电压源、电流检测电路、负载电路、开关控制电路依次连接；电压源、开关控制电路、电流检测电路、负载电路依次连接；电压源、电流检测电路、开关控制电路、负载电路依次连接。

可选地，所述电流检测电路包括第一电阻，负载电路的负载电流流经该第一电阻，电流检测电路将该第一电阻上的电压降作为反馈信号，开关控制电路接收所述反馈信号，并调节该反馈信号与参考电压相关联，使得电流检测电路设定的负载电流与所述参考电压和/或该第一电阻的阻值相关联。

可选地，所述电流检测电路包括一个低压差调节器。

可选地，所述低压差调节器包括低压差调节器误差放大器、调整晶体管和第二电阻。

可选地，所述反馈信号能够反映低压差调节器工作状态，所述反馈信号选自：低压差调节器的调整晶体管三端中任意两端之间的电压降、第二电阻两端的电压降、低压差调节器误差放大器输出端以及其内部结点的电压、或者低压差调节器调整晶体管和第二电阻上的总的电压降。

可选地，所述开关控制电路包括：控制电路，接收电流检测电路的反馈信号和参考电压信号，并输出控制信号，该控制信号将通过控制电流产生电路和储能电路，使所述反馈信号和参考电压相关联；电流产生电路，串联耦接在负载电路的电流通路中，其接收控制电路产生的控制信号，输出受控的电流信号；当控制信号为高电平时，电流产生电路中有电流，当控制信号为低电平时，电流产生电路中无电流；储能电路，用于存储电能，其至少包括电容。

可选地，所述电流产生电路包括：电压控制电流源（VCCS），其受控端和控制电路输出的所述控制信号耦接，受控电流源串联在负载电路的电流回路中，电压控制电流源流过的电流由所述控制信号和电压控制电流源自身的增益决定。

可选地，所述电流产生电路包括：串联耦接在负载电路的电流回路中的开关元件和限流电路，限流电路用于限制在开关元件导通时，流过开关元件的电流；开关元件的受控端与控制电路输出的控制信号耦接，电流产生电路流过的电流由限流电路决定。

可选地，所述开关元件至少包括双极型晶体管或场效应型晶体管。

可选地，所述限流电路包括独立的电阻、开关元件的导通电阻、和/或工作在恒流区的场效应晶体管、和/或工作在恒流区的双极型晶体管。

可选地，所述储能电路并联耦接在电流产生电路的两端。在电流产生电路中无电流时，由流经负载电路的负载电流给储能电路充电；在电流产生电路有电流流动时，由电流产生电路流过的电流对储能电路进行放电，同时向负载电路提供负载电流；储能电路将存储输入电压减去负载电路上的和电流检测电路上的电压降总和之后的电压降。

可选地，所述储能电路并联耦接在负载电路和电流检测电路的两端。 在电流产生电路中无电流时，由流经负载电路的负载电流给储能电路放电；在电流产生电路有电流流动时，由电流产生电路流过的电流对储能电路充电，同时向负载电路提供负载电流；储能电路将存储负载电路上的和电流检测电路上的电压降总和。

可选地，所述开关控制电路的控制电路采用无稳定性补偿的控制方式。

可选地，所述控制电路采用迟滞控制的控制方式，包括第一比较器、第二比较器和第一RS触发器，开关控制电路通过两个参考电压设定了电流检测电路输出的反馈信号变化的上下限，使反馈信号和两个参考电压相关联。

可选地，所述开关控制电路的控制电路采用有稳定性补偿的控制方式。

可选地，所述控制电路至少包括：振荡器、第二误差放大器、稳定性补偿电路，第三比较器、和第二RS触发器，开关控制电路通过反馈环路调整电流检测电路输出的反馈信号和在其内部的第四参考电压(VR4)相关联。

可选地，所述开关控制电路的控制电路采用具有迟滞和稳定性补偿闭环的混合控制方式，使所述反馈信号和参考电压相关联。

依据本发明一实施例还提供了一种恒流驱动器的控制方法，所述恒流驱动器包括提供输入电压的电压源、负载电路、开关控制电路和电流检测电路；所述开关控制电路包括控制电路、电流产生电路和储能电路；所述控制方法包括以下步骤：

A．反馈信号提取步骤，提取反映电流检测电路工作状态的反馈信号VFB；

B．反馈信号关联步骤，控制电路将所述反馈信号与参考电压相关联，产生控制信号（VZRF）；

C．电流产生及控制步骤，用控制信号（VZRF）控制电流产生电路，当控制信号（VZRF）为高电平时，电流产生电路中有电流；当控制信号（VZRF）为低电平时，电流产生电路中无电流；

D．储能及驱动步骤，储能电路并联耦接在电流产生电路的两端；在电流产生电路中无电流时，由流经负载电路的负载电流（Iout）对储能电路充电；在电流产生电路中有电流流动时，由电流产生电路流过的电流对储能电路进行放电，同时向负载电路提供负载电流；

E．步骤A-D构成运行周期，在所述恒流源驱动器工作期间，步骤A-D重复循环运行，为负载电流提供驱动电流。

可选地，所述电流检测电路包括第一电阻，负载电路的负载电流流经该第一电阻，所述步骤A反馈信号提取步骤是提取该第一电阻上的电压降作为反馈信号。

可选地，所述电流检测电路包括一个低压差调节器，所述低压差调节器包括低压差调节器误差放大器、调整晶体管和第二电阻；步骤A的所述反馈信号是选自：低压差调节器的调整晶体管三端中任意两端之间的电压降、第二电阻两端的电压降、低压差调节器误差放大器输出端以及其内部结点的电压、或者低压差调节器调整晶体管和第二电阻上的总的电压降。

可选地，所述步骤B中，所述参考电压包括第二参考电压和第三参考电压；所述步骤B中包括：将反馈信号与第二参考电压和第三参考电压分别比较的子步骤；当反馈信号（VFB）高于第三参考电压（VR3）时，所述控制电路输出的控制信号（VZRF）为逻辑0电平；当VFB电压降低到低于第二参考电压（VR2）时，所述控制电路输出的控制信号（VZRF）为逻辑1电平。

可选地，所述步骤B中的所述参考电压包括第四参考电压；所述步骤B中包括以下子步骤：

B.1  产生脉冲信号和三角波信号的子步骤；

B.2  脉冲信号置位触发器的子步骤，产生的控制信号VZRF为逻辑1电平；

B.3  将反馈信号与第四参考电压比较的子步骤，产生误差信号Veao；

B.4  将误差信号Veao与三角波信号比较的子步骤，当误差信号Veao低于三角波信号电平时，使得控制信号VZRF为逻辑0电平。

可选地，步骤C中所述电流产生电路包括：电压控制电流源（VCCS）；步骤C中还包括：设定电压控制电流源增益的子步骤。

可选地，步骤C中所述电流产生电路包括：开关元件；步骤C中还包括用限流电路设定流过开关元件电流的子步骤。

另外，依据本发明一实施例还提供了一种恒流驱动器的控制方法，所述恒流驱动器包括提供输入电压的电压源、负载电路、开关控制电路和电流检测电路；所述开关控制电路包括控制电路、电流产生电路和储能电路；所述控制方法包括以下步骤：

A．反馈信号提取步骤，提取反映电流检测电路工作状态的反馈信号VFB；

B．反馈信号关联步骤，控制电路将所述反馈信号与参考电压相关联，产生控制信号（VZRF）；

C．电流产生及控制步骤，用控制信号VZRF控制电流产生电路，当控制信号（VZRF）为高电平时，电流产生电路中有电流；当控制信号（VZRF）为低电平时，电流产生电路中无电流；

D．储能及驱动步骤，储能电路并联耦接在负载电路和电流检测电路的两端，在电流产生电路中无电流时，由流经负载电路的负载电流（Iout）对储能电路放电；在电流产生电路中有电流流动时，由电流产生电路流过的电流对储能电路充电，同时向负载电路提供负载电流；

E．步骤A-D构成运行周期，在所述恒流源驱动器工作期间，步骤A-D重复循环运行，为负载电流提供驱动电流。

可选地，所述电流检测电路包括第一电阻，负载电路的负载电流流经该第一电阻，所述步骤A反馈信号提取步骤是提取该第一电阻上的电压降作为反馈信号。

可选地，所述电流检测电路包括一个低压差调节器，所述低压差调节器包括低压差调节器误差放大器，调整晶体管和第二电阻；所述步骤A反馈信号提取步骤是提取选自：低压差调节器的调整晶体管三端中任意两端之间的电压降、第二电阻两端的电压降、低压差调节器误差放大器输出端以及其内部结点的电压、或者低压差调节器调整晶体管和第二电阻上的总的电压降。

可选地，所述步骤B中，所述参考电压包括第二参考电压和第三参考电压；所述步骤B中包括：将反馈信号与第二参考电压和第三参考电压分别比较的子步骤；当反馈信号（VFB）高于第三参考电压（VR3）时，所述控制电路输出的控制信号（VZRF）为逻辑0电平；当VFB电压降低到低于第二参考电压（VR2）时，所述控制电路输出的控制信号（VZRF）为逻辑1电平。

可选地，所述步骤B中的所述参考电压包括第四参考电压；所述步骤B中包括以下子步骤：

B.1  产生脉冲信号和三角波信号的子步骤；

B.2  脉冲信号置位触发器的子步骤，产生的控制信号VZRF为逻辑1电平；

B.3  将反馈信号与第四参考电压比较的子步骤，产生误差信号Veao；

B.4  将误差信号Veao与三角波信号比较的子步骤，当误差信号Veao低于三角波信号电平时，使得控制信号VZRF为逻辑0电平。

可选地，步骤C中所述电流产生电路包括：电压控制电流源（VCCS）；步骤C中还包括设定电压控制电流源增益的子步骤。

可选地，步骤C中所述电流产生电路包括：开关元件；步骤C中还包括用限流电路设定流过开关元件电流的子步骤。

可见，采用本发明的恒流驱动器的控制电路和控制方法的有益效果是：能够在不使用电感或变压器等磁性元器件的基础上，获得比较高的效率、比较低的系统成本、EMI、以及比较小的板级面积等。

附图说明

图1A所示为依据本发明的恒流驱动器的第一种连接关系原理框图。

图1B所示为依据本发明的恒流驱动器的第二种连接关系原理框图。

图1C所示为依据本发明的恒流驱动器的第三种连接关系原理框图。

图1D所示为依据本发明的恒流驱动器的第四种连接关系原理框图。

图1E所示为依据本发明的恒流驱动器的第五种连接关系原理框图。

图1F所示为依据本发明的恒流驱动器的第六种连接关系原理框图。

图2所示为依据本发明的第一实施例的恒流驱动器的原理框图。

图3所示为依据本发明的第二实施例的恒流驱动器的原理框图。

图4A所示为依据本发明的开关控制电路的第一实施例原理框图。

图4B所示为依据本发明的开关控制电路的控制电路的第一实施例原理图。

图4C所示为依据本发明的开关控制电路的控制电路的第一实施例波形图。

图4D所示为依据本发明的开关控制电路的控制电路的第二实施例原理图。

图4E所示为依据本发明的开关控制电路的控制电路的第二实施例波形图。

图5所示为依据本发明的开关控制电路的第二实施例原理框图。

图6所示为依据本发明的开关控制电路的第三实施例原理框图。

附图标号

101电压源；102负载电路；103电流检测电路；104开关控制电路； 200恒流驱动器第一实施例；201第一电阻；300恒流驱动器第二实施例；301第一结点；302第二电阻；303第二结点；304低压差调节器误差放大器；305第三结点；306低压差调节器调整管；307第四结点；400第一开关控制电路电路；401控制电路；402电流产生电路；403第一储能电路；404电压控制电流源；405第一储能电容；406第一比较器；407第二比较器；408第一RS触发器；409第一控制电路波形图；410振荡器；411控制电路误差放大器；412补偿电路；413第三比较器；414第二RS触发器；415第二控制电路波形图；500第二开关控制电路；503限流电路；504第三电阻；505开关；600第三开关控制电路；603第二储能电路；605第二储能电容。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一种实施电路”、“实施电路”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性，被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“在一种实施电路中”、“在实施电路中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性，组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“连接”、“连接到”或“耦接”、“耦接到”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

本发明的恒流驱动器包括四个部分，分别是提供输入电压的电压源101、负载电路102、电流检测电路103和开关控制电路104。其中，所述开关控制电路104和电流检测电路103串联耦接在负载电路102的负载电流回路中（负载电流是指从电压源流出，经过负载电路，并最终流回电压源的电流，该电流所经过的路径称为负载电流回路），电流检测电路103用于设定和检测流过负载电路102的负载电流；开关控制电路104接收电流检测电路103的反馈信号，并调节该反馈信号和参考电压相关联。

图1A-图1F所示为依据本发明的恒流驱动器的典型的六种不同的连接关系原理框图，本发明的精髓可以在这六种不同的连接关系中较好提现。依据本发明的恒流驱动器的内部各模块的连接顺序包括：

图1A：电压源101、负载电路102、开关控制电路104、电流检测电路103依次连接；

图1B：电压源101、负载电路102、电流检测电路103、开关控制电路104依次连接；

图1C：电压源101、开关控制电路104、负载电路102、电流检测电路103依次连接；

图1D：电压源101、电流检测电路103、负载电路102、开关控制电路104依次连接；

图1E：电压源101、开关控制电路104、电流检测电路103、负载电路102依次连接；

图1F：电压源101、电流检测电路103、开关控制电路104、负载电路102依次连接。

下面将结合优选实施例对本发明的精髓给予详细阐述。

第一实施例

参考图2，所示为依据本发明的一种恒流驱动器的第一实施例的原理框图200，包括提供输入电压的电压源101、与电压源101串联耦接的负载电路102、以及串联耦接在负载电路102的负载电流Iout回路中的开关控制电路104和电流检测电路103。其中，所述电压源101提供的输入电压包括：直流电压源提供的电压，或是交流电压源经过整流桥整流以后的电压。所述负载电路102包括线性负载和非线性负载，在一种实施例中，线性负载为一个电阻，非线性负载为发光二极管。所述恒流驱动器的电流检测电路103包括第一电阻201。负载电路102的负载电流Iout流经该第一电阻201，电流检测电路103将该第一电阻201上的电压降作为反馈信号VFB，开关控制电路104接收所述反馈信号VFB，并调节器该信号VFB与其内部参考电压相关联，使得电流检测电路103设定的负载电流Iout与所述参考电压和/或该第一电阻201相关联。

第二实施例

参考图3，所示为依据本发明的一种恒流驱动器的第二实施例的原理框图300。本实施例与图2中的第一实施例仅在电流检测电路103的结构不同。其中，所述恒流驱动器的电流检测电路103包括一个低压差调节器，其中低压差调节器包括一个低压差调节器误差放大器304，调整晶体管306和第二电阻302。如果能够确保低压差调节器不进入线性区（dropout）状态，那么低压差调节器自身的参考电压VR1和第二电阻302，共同设定了流过负载电路102的负载电流Iout。为了确保低压差调节器始终不会进入线性区（dropout）状态，电流检测电路103将把能够反映低压差调节器工作状态的反馈信号VFB反馈给开关控制电路104，开关控制电路104将调整该信号VFB和参考电压相关联，以确保低压差调节器始终不会进入线性区（dropout）状态。

参考图3所示电路，能够反映电流检测电路103的低压差调节器的工作状态的反馈信号VFB包括但不限于以下几种：（1）低压差调节器的调整晶体管306三个端之中任意两端的电压降（包括结点305和结点303之间的电压降、结点305和结点307之间的电压降、结点307和结点303之间的电压降），（2）低压差调节器第二电阻302两端的电压降（结点303和结点301之间的电压降），（3）低压差调节器误差放大器304的输出端305以及其内部结点的电压（比如两级误差放大器的第一级输出的结点电压），以及（4）低压差调节器调整晶体管306和第二电阻302上的总的电压降（结点307和结点301之间的电压降）。比如，在设定的负载电流Iout条件下，如果调整晶体管306两端（结点307和结点303）的电压降小于其最小饱和工作电压Vdssat时，低压差调节器会进入线性（dropout）区；或是当第二电阻302两端（结点303和结点301）的电压降低于低压差调节器反馈环路设定的电压降（VR1）时，低压差调节器也会进入线性（dropout）区；而当低压差调节器会进入线性（dropout）区，此时负载电流Iout将不再由低压差调节器的参考电压VR1和第二电阻Rcs的比值决定。

图4A所示电路400展示了恒流驱动器的开关控制电路104的第一实施电路。其中，所述恒流驱动器的开关控制电路104包括控制电路401、电流产生电路402和储能电路403。

控制电路401，接收电流检测电路103的反馈信号VFB和参考电压信号，并输出一个控制信号VZRF，该控制信号VZRF将通过控制电流产生电路402和储能电路403，使所述反馈信号VFB和参考电压相关联。

电流产生电路402，串联耦接在负载电路102的电流回路中，其接收控制电路401产生的控制信号VZRF，并据此输出一个受控的电流信号。当控制信号VZRF为高电平时，电流产生电路402中有电流，当控制信号VZRF为低电平时，电流产生电路402中无电流。

在一种实施电路中，如图4A，所述开关控制电路104的电流产生电路402包括一个电压控制电流源（VCCS）404，其受控端VC和控制电路401输出的控制信号VZRF耦接，电压控制电流源404串联在负载电路102的电流通路中，电压控制电流源404流过的电流由控制信号VZRF和其自身的增益g决定。

在另一种实施电路中，如图5，所述开关控制电路104的电流产生电路402包括一个串联耦接在负载电路102的电流通路中的开关元件505和一个限流电路503，限流电路503用于限制在开关元件505导通时，流过开关元件505的电流。开关元件505的受控端与控制电路401输出的控制信号VZRF耦接，电流产生电路402流过的电流由限流电阻503决定。所述电流产生电路402的开关元件505可以是但不限制于双极型晶体管、场效应型晶体管。所述电流产生电路402的限流电路503可以是但不限制于一个独立的电阻、开关的导通电阻、和/或工作在恒流区的场效管、和/或工作在恒流区区的双极型晶体管。

储能电路403，用于存储能量，但是根据恒流驱动器内部各模块电路的不同连接关系，其存储的能量用途各不同。储能电路403至少包括一个电容405，或是由电容405与其他元器件的组合构成储能电路。

在一种实施电路中，如图4A和图5，所述开关控制电路104的储能电路403并联耦接在电流产生电路402的两端。在电流产生电路402中无电流时，由流经负载电路102的负载电流Iout对储能电路403充电；在电流产生电路402中有电流流动时，由电流产生电路402流过的电流对储能电路403进行放电，同时向负载电路102提供负载电流。因此储能电路403将存储输入电压VIN减去负载电路102上的和电流检测电路103上的电压降总和之后的电压降。

在另一种实施电路中，如图6，所述开关控制电路104的储能电路603并联耦接在负载电路102和电流检测电路103的两端，在电流产生电路402中无电流时，由流经负载电路102的负载电流Iout对储能电路603放电；在电流产生电路402中有电流流动时，由电流产生电路402流过的电流对储能电路603充电，同时向负载电路102提供负载电流。因此储能电路603将存储负载电路102上的和电流检测电路103上的电压降总和。

开关控制电路104的控制电路401的一个具体实施电路如图4B所示：包括第一比较器406、第二比较器407和第一RS触发器408。下面将结合图2中的电流检测电路103，图4A以及图4B、图4C一起阐述其工作原理：电流检测电路103输出的反馈信号VFB分别与第一比较器406的同相端耦接，第二比较器407的反相端耦接。第一比较器406的反相端与第三参考电压VR3耦接，输出端与第一RS触发器408的复位端耦接，第二比较器407的同相端与第二参考电压VR2耦接，输出端与第一RS触发器408的置位端耦接。当电流检测电路103的反馈信号VFB高于第三参考电压VR3时，第一比较器406输出逻辑1信号，复位第一RS触发器408，使其输出控制信号VZRF为逻辑0电平，此时电流产生电路402将无电流，由电流检测电路103设定的负载电路102的负载电流Iout对储能电路403进行充电。由于储能电路403能量增加，所以储能电路403两端的电压降将增加，同时反馈信号VFB的电位将逐渐降低，当VFB电压降低到低于参考电压VR2时，第二比较器407输出为逻辑1信号，置位第一RS触发器408，使其输出信号VZRF为逻辑1电平，此时电流产生电路402将流电流，此电流一部分为负载电路102提供负载电流，另一部分用于对储能电路403放电。由于储能电路403能量减小，所以储能电路403两端的电压降将减小，同时反馈信号VFB的电位将逐渐增加，当VFB电压增加到高于第三参考电压VR3时，第一比较器406输出为逻辑1信号，继续周期性重复。

开关控制电路104的控制电路401的另一个具体实施电路如图4D所示：包括振荡器410、第二误差放大器411、稳定性补偿电路412，第三比较器413、和第二RS触发器414。下面将结合图2中的电流检测电路103，图4A以及图4D、图4E一起阐述其工作原理：电流检测电路103输出的反馈信号VFB与第二误差放大器411的反相端耦接，第二误差放大器411的同相端与第四参考电压VR4耦接，输出端Veao与稳定性补偿电路412以及第三比较器413的反相端耦接。振荡器410产生一个固定频率的脉冲信号Vpulse和三角波信号Vsaw，分别与第二RS触发器414的置位端耦接和第三比较器413的同相端耦接。第三比较器413的输出端与第二RS触发器414的复位端耦接。第二RS触发器414输出的控制信号为VZRF。振荡器410输出的脉冲信号Vpulse在每个周期的开始时刻都会置位第二RS触发器414的输出信号VZRF为逻辑1电平，该信号VZRF将使电流产生电路402中有电流流动，其中一部分电流经过负载电路102，其中一部分电流对储能电路403放电。由于储能电路403能量减小，所以储能电路403两端的电压降将减小，同时反馈信号VFB的电位将逐渐增加，导致第二误差放大器411输出的误差信号Veao逐渐降低。当第二误差放大器411输出的误差信号Veao低于振荡器410输出的三角波信号电平时，第三比较器413输出逻辑1电平，复位第二RS触发器414输出的信号VZRF为逻辑0电平，该信号VZRF将使电流产生电路402中无电流，流经过负载电路102的负载电流对储能电路403充电。由于储能电路403能量增加，所以储能电路403两端的电压降将增加，反馈信号VFB的电位将逐渐降低。然后等待下个周期的到来，继续周期性重复。

依据本发明的实施例相应地提供了一种恒流驱动器的控制方法，所述恒流驱动器包括提供输入电压的电压源、负载电路、开关控制电路和电流检测电路；所述开关控制电路104包括控制电路401、电流产生电路402和储能电路403；所述控制方法包括以下步骤：

A．反馈信号提取步骤，提取反映电流检测电路工作状态的反馈信号VFB；

B．反馈信号关联步骤，控制电路将所述反馈信号与参考电压相关联，产生控制信号VZRF；

C．电流产生及控制步骤，用控制信号VZRF控制电流产生电路，当控制信号VZRF为高电平时，电流产生电路中有电流；当控制信号VZRF为低电平时，电流产生电路402中无电流；

D．储能及驱动步骤，储能电路403并联耦接在电流产生电路402的两端；在电流产生电路402中无电流时，由流经负载电路102的负载电流Iout对储能电路403充电；在电流产生电路402中有电流流动时，由电流产生电路402流过的电流对储能电路403进行放电，同时向负载电路102提供负载电流。

E．上述步骤A-D构成运行周期，在所述恒流源驱动器工作期间，步骤A-D重复循环运行，为负载电流提供驱动电流。

可选地，所述电流检测电路包括第一电阻，负载电路的负载电流流经该第一电阻，所述步骤A反馈信号提取步骤是提取该第一电阻上的电压降作为反馈信号。

可选地，所述电流检测电路包括一个低压差调节器，所述低压差调节器包括低压差调节器误差放大器、调整晶体管和第二电阻；步骤A的所述反馈信号是选自：低压差调节器的调整晶体管三端中任意两端之间的电压降、第二电阻两端的电压降、低压差调节器误差放大器输出端以及其内部结点的电压、或者低压差调节器调整晶体管和第二电阻上的总的电压降。

可选地，上述控制电路401包括第一比较器406、第二比较器407和第一RS触发器408；进一步地，所述步骤B中，所述参考电压包括第二参考电压和第三参考电压，所述步骤B中包括：将反馈信号与第二参考电压和第三参考电压分别比较的子步骤；当反馈信号VFB高于第三参考电压VR3时，所述控制电路输出的控制信号VZRF为逻辑0电平；当VFB电压降低到低于第二参考电压VR2时，所述控制电路输出的控制信号VZRF为逻辑1电平。

可选地，所述步骤B中的所述参考电压包括第四参考电压；所述步骤B中包括以下子步骤：

B.1  产生脉冲信号和三角波信号的子步骤；

B.2  脉冲信号置位触发器的子步骤，产生的控制信号VZRF为逻辑1电平；

B.3  将反馈信号与第四参考电压比较的子步骤，产生误差信号Veao；

B.4  将误差信号Veao与三角波信号比较的子步骤，当误差信号Veao低于三角波信号电平时，使得控制信号VZRF为逻辑0电平；

可选地，步骤C中所述电流产生电路包括：电压控制电流源（VCCS）；步骤C中还包括：设定电压控制电流源增益的子步骤。

可选地，步骤C中所述电流产生电路包括：开关元件；步骤C中还包括用限流电路设定流过开关元件电流的子步骤，例如通过设定电阻的参数、工作在恒流区的场效应晶体管、双极型晶体管的参数来设定电流大小等。

此外，依据本发明的实施例相应地还提供了另外一种恒流驱动器的控制方法，所述恒流驱动器包括提供输入电压的电压源、负载电路、开关控制电路和电流检测电路；所述开关控制电路104包括控制电路401、电流产生电路402和储能电路403；所述控制方法包括以下步骤：

A．反馈信号提取步骤，提取反映电流检测电路工作状态的反馈信号VFB；

B．反馈信号关联步骤，控制电路将所述反馈信号与参考电压相关联，产生控制信号VZRF；

C．电流产生及控制步骤，用控制信号VZRF控制电流产生电路，当控制信号VZRF为高电平时，电流产生电路中有电流；当控制信号VZRF为低电平时，电流产生电路402中无电流；

D．储能及驱动步骤，储能电路603并联耦接在负载电路102和电流检测电路103的两端，在电流产生电路402中无电流时，由流经负载电路102的负载电流Iout对储能电路603放电；在电流产生电路402中有电流流动时，由电流产生电路402流过的电流对储能电路603充电，同时向负载电路102提供负载电流

E．步骤A-D构成运行周期，在所述恒流源驱动器工作期间，步骤A-D重复循环运行，为负载电流提供驱动电流。

可选地，所述电流检测电路包括第一电阻，负载电路的负载电流流经该第一电阻，所述步骤A反馈信号提取步骤是提取该第一电阻上的电压降作为反馈信号。

可选地，所述电流检测电路包括一个低压差调节器，所述低压差调节器包括低压差调节器误差放大器，调整晶体管和第二电阻；所述步骤A反馈信号提取步骤是提取选自：低压差调节器的调整晶体管三端中任意两端之间的电压降、第二电阻两端的电压降、低压差调节器误差放大器输出端以及其内部结点的电压、或者低压差调节器调整晶体管和第二电阻上的总的电压降。

可选地，上述控制电路401包括第一比较器406、第二比较器407和第一RS触发器408；进一步地，所述步骤B中，所述参考电压包括第二参考电压和第三参考电压，所述步骤B中包括：将反馈信号与第二参考电压和第三参考电压分别比较的子步骤；当反馈信号VFB高于第三参考电压VR3时，所述控制电路输出的控制信号VZRF为逻辑0电平；当VFB电压降低到低于第二参考电压VR2时，所述控制电路输出的控制信号VZRF为逻辑1电平。

可选地，所述步骤B中的所述参考电压包括第四参考电压；所述步骤B中包括以下子步骤：

B.1  产生脉冲信号和三角波信号的子步骤；

B.2  脉冲信号置位触发器的子步骤，产生的控制信号VZRF为逻辑1电平；

B.3  将反馈信号与第四参考电压比较的子步骤，产生误差信号Veao；

B.4  将误差信号Veao与三角波信号比较的子步骤，当误差信号Veao低于三角波信号电平时，使得控制信号VZRF为逻辑0电平。

可选地，步骤C中所述电流产生电路包括：电压控制电流源（VCCS）；步骤C中还包括设定电压控制电流源增益的子步骤。

可选地，步骤C中所述电流产生电路包括：开关元件；步骤C中还包括用限流电路设定流过开关元件电流的子步骤，例如通过设定电阻的参数、工作在恒流区的场效应晶体管、双极型晶体管的参数来设定电流大小等。

发光二极管（LED）作为恒流驱动器的负载中的一种，发光二极管（LED）具有光效高、寿命长、无辐射、无污染和低功耗等特点，本发明所提供的恒流源，特别地适用于LED在照明领域的驱动。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所覆盖。

Claims (10)

1.一种恒流驱动器，所述恒流驱动器包括提供输入电压的电压源、负载电路、开关控制电路和电流检测电路，其中，

电流检测电路用于设定和检测流过负载电路的负载电流；

开关控制电路接收电流检测电路的反馈信号，并调节该反馈信号和参考电压相关联。

2.根据权利要求1所述的恒流驱动器，其特征在于，所述恒流驱动器的内部电路的连接顺序至少包括以下几种连接关系之一：

电压源、负载电路、开关控制电路、电流检测电路依次连接；

电压源、负载电路、电流检测电路、开关控制电路依次连接；

电压源、开关控制电路、负载电路、电流检测电路依次连接；

电压源、电流检测电路、负载电路、开关控制电路依次连接；

电压源、开关控制电路、电流检测电路、负载电路依次连接；

电压源、电流检测电路、开关控制电路、负载电路依次连接。

3.根据权利要求1所述的恒流驱动器，其特征在于，所述电流检测电路包括第一电阻，负载电路的负载电流流经该第一电阻，电流检测电路将该第一电阻上的电压降作为反馈信号，开关控制电路接收所述反馈信号，并调节该反馈信号与参考电压相关联，使得电流检测电路设定的负载电流与所述参考电压和/或该第一电阻的阻值相关联。

4.根据权利要求1所述的恒流驱动器，其特征在于，所述电流检测电路包括一个低压差调节器。

5.根据权利要求4所述的恒流驱动器，其特征在于，所述低压差调节器包括低压差调节器误差放大器、调整晶体管和第二电阻。

6.根据权利要求5所述的恒流驱动器，所述反馈信号能够反映低压差调节器工作状态，所述反馈信号选自：低压差调节器的调整晶体管三端中任意两端之间的电压降、第二电阻两端的电压降、低压差调节器误差放大器输出端以及其内部结点的电压、或者低压差调节器调整晶体管和第二电阻上的总的电压降。

7.根据权利要求1所述的恒流驱动器，其特征在于，所述开关控制电路包括：

控制电路，接收电流检测电路的反馈信号和参考电压信号，并输出控制信号，该控制信号将通过控制电流产生电路和储能电路，使所述反馈信号和参考电压相关联；

电流产生电路，串联耦接在负载电路的电流通路中，其接收控制电路产生的控制信号，输出受控的电流信号；当控制信号为高电平时，电流产生电路中有电流，当控制信号为低电平时，电流产生电路中无电流；

储能电路，用于存储电能，其至少包括电容。

8.根据权利要求7所述的恒流驱动器，其特征在于，所述电流产生电路包括：电压控制电流源（VCCS），其受控端和控制电路输出的所述控制信号耦接，受控电流源串联在负载电路的电流回路中，电压控制电流源流过的电流由所述控制信号和电压控制电流源自身的增益决定。

9.根据权利要求7所述的恒流驱动器，其特征在于，所述电流产生电路包括：串联耦接在负载电路的电流回路中的开关元件和限流电路，限流电路用于限制在开关元件导通时，流过开关元件的电流；开关元件的受控端与控制电路输出的控制信号耦接，电流产生电路流过的电流由限流电路决定。

10.根据权利要求9所述的恒流驱动器，其特征在于，所述开关元件至少包括双极型晶体管或场效应型晶体管。

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