CN103687204A - 一种开关电源led控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开关电源LED控制电路，它包括积分电路、峰值电流比较器和电感储能电路，所述的积分电路的输出端连接在峰值电流比较器的输入端上，所述的峰值电流比较器的输出端与电感储能电路相连，所述的电感储能电路连接在积分电路的一个输入端上且电感储能电路上连接有负载。其优点是：电路结构简单，采用闭环控制，输出电流与输入电压和输出电压无关，驱动电源具有优异的线调整率和负载调整率，且该电路设计可用于芯片内部集成，做到与芯片外围参数无关，降低系统应用方案的开发难度。

Description

一种开关电源LED控制电路
技术领域
本发明涉及半导体集成电路领域，更具体的说是涉及一种开关电源LED控制电路。
背景技术
近年来由于全球的绿色环保意识逐步提高，LED照明产品得到大力的开发，并开始逐渐走进千家万户。在LED照明产品中，AC-DC的LED驱动电源电路为LED提供电源，而由于LED（Light Emitting Diode）为电流型器件，发光亮度受电流影响较大，因此LED驱动电源需要为LED提供稳定的恒定电流输出。
目前的LED照明电源驱动中广泛采用临界电流导通模式(BCM)和断流控制模式(DCM)实现恒流输出控制。为了实现更高的电源效率，有的电源驱动芯片采用了准谐振控制模式，一种介于BCM和DCM之间的控制模式。而根据采用的拓扑结构还分有隔离型的反激(Flyback)结构和非隔离型的降压(Buck)或升降压(Buck/Boost)结构等。在中低功率(<30W)的反激拓扑应用中通常又采用了原边控制省去了次边隔离反馈。
这种根据不同的电流导通模式以及所采用的系统拓扑结构，需要不同的控制芯片采用了各种不同的恒流算法和电路来实现输出恒流。这些不同的算法和电路大大增加了芯片研发的周期和复杂度，同时有的开环恒流算法还带来了低精度，差线调整率和负载调整率等问题。
发明内容
本发明提供一种开关电源LED控制电路，其电路结构简单，采用闭环控制，输出电流与输入电压和输出电压无关，驱动电源具有优异的线调整率和负载调整率，且该电路设计可用于芯片内部集成，做到与芯片外围参数无关，降低系统应用方案的开发难度。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种开关电源LED控制电路，它包括积分电路、峰值电流比较器和电感储能电路，所述的积分电路的输出端连接在峰值电流比较器的输入端上，所述的峰值电流比较器的输出端与电感储能电路相连，所述的电感储能电路连接在积分电路的一个输入端上且电感储能电路上连接有负载。
更进一步的技术方案是:
作为优选，所述的积分电路包括单刀双掷开关S1、电阻R6、电阻R7、运算放大器A1和P型场效应管，所述的运算运算放大器A1的输出端连接在P型场效应管的栅极上，所述的运算放大器A1的反相输入端通过电容C3连接在P型场效应管的源极上；所述的电阻R7上并联有电容C4，且一端通过电阻R6连接在P型场效应管的源极，另一端接地，所述的单刀双掷开关S1的两个不动端分别与地和P型场效应管的源极相连，所述的单刀双掷开关S1的动端通过电阻R5连接在运算放大器A1的反相输入端上。
进一步的，所述的电阻R6和电阻R7的阻值比为3。
作为优选，所述的峰值电流比较器包括运算放大器A2、触发器、下降沿检测电路和驱动电路，所述的运算放大器A2的输出端连接在触发器的S端，所述的下降沿检测电路和驱动电路分别连接在触发器的R端和Q端，所述的运算放大器A2的反相输入端连接在电阻R6和电阻R7的公共端上。
作为优选，所述的电感储能电路包括桥式整流电路、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、N型场效应管、二极管D1、二极管D2、原边L1、副边L2和电容C2，所述的电阻R1和电容C2相串联，所述的电容C2的非公共端接地，所述的电阻R1的非公共端同时连接在桥式整流电路的输出端和二极管D1的阴极上，所述的二极管D1的阳极连接在N型场效应管的源极上，所述的N型场效应管的栅极连接在驱动电路的输出端上，所述的N型场效应管的漏极连接在运算放大器的同相输入端上，所述的N型场效应管的漏极通过电阻R4与地相连，所述的原边L1与负载串联后与二极管D1并联，所述的负载上并联有电容C2，所述的副边L2的一端接地，另一端连接在二极管D2的阳极上，所述的二极管D2的阴极接地，所述的电阻R2和电阻R3相串联，所述的电阻R2的非公共端与二极管D2的阳极相连，所述的电阻R3的非公共端接地，所述的电阻R3和电阻R2的公共端连接在下降沿检测电路的输出端上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用闭环控制，输出电流与输入电压和输出电压无关，驱动电源具有优异的线调整率和负载调整率。
2、本发明的电路结构简单，该电路设计可用于芯片内部集成，做到与芯片外围参数无关，降低系统应用方案的开发难度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的原理框图。
图2为本发明的峰值电流比较器和电感储能电路的电路图。
图3为本发明的积分电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
[实施例1]
如图1所示的一种开关电源LED控制电路，它包括积分电路、峰值电流比较器和电感储能电路，所述的积分电路的输出端连接在峰值电流比较器的输入端上，所述的峰值电流比较器的输出端与电感储能电路相连，所述的电感储能电路连接在积分电路的一个输入端上且电感储能电路上连接有负载。
[实施例2]
如图2和图3所示的一种开关电源LED控制电路，本实施例在实施例1的基础上做了细化：
所述的积分电路包括单刀双掷开关S1、电阻R6、电阻R7、运算放大器A1和P型场效应管，所述的运算运算放大器A1的输出端连接在P型场效应管的栅极上，所述的运算放大器A1的反相输入端通过电容C3连接在P型场效应管的源极上；所述的电阻R7上并联有电容C4，且一端通过电阻R6连接在P型场效应管的源极，另一端接地，所述的单刀双掷开关S1的两个不动端分别与地和P型场效应管的源极相连，所述的单刀双掷开关S1的动端通过电阻R5连接在运算放大器A1的反相输入端上。
所述的电阻R6和电阻R7的阻值比为3。
所述的峰值电流比较器包括运算放大器A2、触发器、下降沿检测电路和驱动电路，所述的运算放大器A2的输出端连接在触发器的S端，所述的下降沿检测电路和驱动电路分别连接在触发器的R端和Q端，所述的运算放大器A2的反相输入端连接在电阻R6和电阻R7的公共端上。
所述的电感储能电路包括桥式整流电路、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、N型场效应管、二极管D1、二极管D2、原边L1、副边L2和电容C2，所述的电阻R1和电容C2相串联，所述的电容C2的非公共端接地，所述的电阻R1的非公共端同时连接在桥式整流电路的输出端和二极管D1的阴极上，所述的二极管D1的阳极连接在N型场效应管的源极上，所述的N型场效应管的栅极连接在驱动电路的输出端上，所述的N型场效应管的漏极连接在运算放大器的同相输入端上，所述的N型场效应管的漏极通过电阻R4与地相连，所述的原边L1与负载串联后与二极管D1并联，所述的负载上并联有电容C2，所述的副边L2的一端接地，另一端连接在二极管D2的阳极上，所述的二极管D2的阴极接地，所述的电阻R2和电阻R3相串联，所述的电阻R2的非公共端与二极管D2的阳极相连，所述的电阻R3的非公共端接地，所述的电阻R3和电阻R2的公共端连接在下降沿检测电路的输出端上。
本实施例的工作过程原理如下：
reg_ctrl对单刀双掷开关S1进行控制，对单刀双掷开关S1的占空比进行控制使得运算放大器A1的正相输入端和反相输入端的电压相等。reg_ctrl输入到积分电路中的用于产生运算放大器A2反相输入端的基准电压Vref。放大器的正相输入端连接在Vbg电源上，当reg-ctrl为高电平时，单刀双掷开关S1连接到P型场效应管的源极，当reg-ctrl为低电平时，单刀双掷开关S1接地。reg-ctrl对积分电路的控制使得P型场效应管的源极的输出Vx=Vbg/*(( Ton+Toff)/Ton)，而Vref为R6，R7和C4的分压和滤波输出Vref=Vbg/4*(( Ton+Toff)/Ton)，即为恒值。该基准电压Vref用于产生电感储能电路的峰值电流I1=Vref/ R4*N，R4为外部的电感峰值采样电阻，N为变压器的匝数比，那么是实际的输出电流I2= I1/2+(Ton/( Ton+Toff)),由此可推算输出电流I2=1/8*N*Vbg/R4。由此可见，用户只需根据LED所需的电流值选择合适的电阻R4和N即可实现，跟其他条件无关的恒流输出。
如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种开关电源LED控制电路，其特征在于：它包括积分电路、峰值电流比较器和电感储能电路，所述的积分电路的输出端连接在峰值电流比较器的输入端上，所述的峰值电流比较器的输出端与电感储能电路相连，所述的电感储能电路连接在积分电路的一个输入端上且电感储能电路上连接有负载。
2.根据权利要求1所述的一种开关电源LED控制电路，其特征在于：所述的积分电路包括单刀双掷开关S1、电阻R6、电阻R7、运算放大器A1和P型场效应管，所述的运算运算放大器A1的输出端连接在P型场效应管的栅极上，所述的运算放大器A1的反相输入端通过电容C3连接在P型场效应管的源极上；所述的电阻R7上并联有电容C4，且一端通过电阻R6连接在P型场效应管的源极，另一端接地，所述的单刀双掷开关S1的两个不动端分别与地和P型场效应管的源极相连，所述的单刀双掷开关S1的动端通过电阻R5连接在运算放大器A1的反相输入端上。
3.根据权利要求2所述的一种开关电源LED控制电路，其特征在于：所述的电阻R6和电阻R7的阻值比为3。
4.根据权利要求2所述的一种开关电源LED控制电路，其特征在于：所述的峰值电流比较器包括运算放大器A2、触发器、下降沿检测电路和驱动电路，所述的运算放大器A2的输出端连接在触发器的S端，所述的下降沿检测电路和驱动电路分别连接在触发器的R端和Q端，所述的运算放大器A2的反相输入端连接在电阻R6和电阻R7的公共端上。
5.根据权利要求4所述的一种开关电源LED控制电路，其特征在于：所述的电感储能电路包括桥式整流电路、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、N型场效应管、二极管D1、二极管D2、原边L1、副边L2和电容C2，所述的电阻R1和电容C2相串联，所述的电容C2的非公共端接地，所述的电阻R1的非公共端同时连接在桥式整流电路的输出端和二极管D1的阴极上，所述的二极管D1的阳极连接在N型场效应管的源极上，所述的N型场效应管的栅极连接在驱动电路的输出端上，所述的N型场效应管的漏极连接在运算放大器的同相输入端上，所述的N型场效应管的漏极通过电阻R4与地相连，所述的原边L1与负载串联后与二极管D1并联，所述的负载上并联有电容C2，所述的副边L2的一端接地，另一端连接在二极管D2的阳极上，所述的二极管D2的阴极接地，所述的电阻R2和电阻R3相串联，所述的电阻R2的非公共端与二极管D2的阳极相连，所述的电阻R3的非公共端接地，所述的电阻R3和电阻R2的公共端连接在下降沿检测电路的输出端上。
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