CN105007658A - 三引脚临界模式led驱动芯片的峰值电流检测电路及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三引脚临界模式LED驱动芯片的峰值电流检测电路,反相器接收逻辑控制电路的输出信号，控制信号开关；信号开关的一端与运算放大器的同相输入端相连；另一端通过与第一电阻与VCC端相连、还通过第二电阻与CS端相连；运算放大器的同相输入端通过第四电容与CS端连接；反相输入端通过第三电阻与VCC端连接，还通过第四电阻与运算放大器的输出端相连；输出端输出峰值电流检测电路的输出电压。其优点在于实现三接线端的临界模式LED驱动芯片的CS端既连接电流采样电阻，又作为芯片的参考0电位。

Description

三引脚临界模式LED驱动芯片的峰值电流检测电路及其应用

技术领域

本发明涉及供电电路，具体涉及一种峰值电流检测电路，尤其适用于三引脚临界模式LED驱动芯片的峰值电流检测电路。

背景技术

LED驱动芯片的功能是为LED负载提供恒定的电流，由于精度高和效率高的优点，临界电流控制模式被常用于开环的输出恒流控制。在临界模式中，负载的平均电流Iavg由以下公式决定:

$I_{avg}=\frac{I_{Pk}+I_{vy}}{2};$

其中，Ipk是电感的峰值电流，Ivy是电感的谷底电流。为了精确控制Iavg，在临界模式中，Ivy被设置为0。由此可得： 

$I_{avg}=\frac{I_{Pk}}{2}$

因此，如何精确检测Ipk和电感电流过零点就成为了临界模式中恒流输出的关键。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种三引脚临界模式LED驱动芯片的峰值电流检测电路，以克服现有技术的缺陷。

本发明提供一种三引脚临界模式LED驱动芯片的峰值电流检测电路包括：运算放大器B1、反相器B2、信号开关K、第四电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；反相器B2接收逻辑控制电路的输出信号，控制信号开关K；信号开关K的一端与运算放大器B1 的同相输入端相连；另一端通过与第一电阻R1与VCC端相连、还通过第二电阻R2与CS端相连；运算放大器B1的同相输入端通过第四电容C4与CS端连接；反相输入端通过第三电阻R3与VCC端连接，还通过第四电阻R4与运算放大器B1的输出端相连；输出端输出峰值电流检测电路的输出电压。

另外，本发明提供一种三引脚临界模式LED驱动芯片包括：峰值电流检测电路B、低压供电电路A、比较器C、逻辑控制电路D、MOS管驱动电路E、过零电流检测电路F和MOS管M，且具有VCC端、DRN端和CS端；低压供电电路A从DRN端输入高压，输出低压至VCC端给芯片内部的供电；峰值电流检测电路B检测并计算电感的峰值电流，并输出峰值电流代表电压；电压比较器C比较输出峰值电流代表电压和峰值电流检测设定电压并输出峰值电流到达信号；过零电流检测电路F探测电感电流过零点并输出电感电流过零信号；逻辑控制电路D输入信号峰值电流到达信号和电感电流过零信号并通过MOS管驱动电路E控制MOS管M的开关状态；逻辑控制电路E还通过输出信号来控制低压供电电路A的工作状态。

进一步，本发明提供一种三引脚临界模式LED驱动芯片，还具有这样的特征：逻辑控制电路E还通过输出逻辑控制信号来控制低压供电电路A的工作状态。

本发明还提供一种恒流LED驱动电路包括：整流桥、第一电容C1、电感L1、LED负载、如权利要求2或3所述的三引脚临界模式LED驱动芯片、第二电容C2、电流检测电阻Rcs、续流二极管D5和第三电容C3； 交流输入经整流桥后经输入第一电容C1滤波后，产生一直流电压给LED负载供电；电感L1一端连接LED负载的负端，另一端连接驱动芯片的DRN端；第二电容C2一端与VCC端连接，另一端接地；电流检测电阻Rcs一端与CS端连接，另一端接地；第三电容C3和续流二极管D5都与LED负载并联。

附图说明

图1是一种恒流LED驱动电路。

图2是三引脚临界模式LED驱动芯片的电路图。

图3是三引脚临界模式LED驱动芯片的峰值电流检测电路图。

图4是恒流LED驱动电路从导通到关断时的波形图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。

图1是一种恒流LED驱动电路。

如图1所示，一种恒流LED驱动电路包括：整流桥、第一电容C1、电感L1、LED负载、三引脚临界模式LED驱动芯片、第二电容C2、电流检测电阻Rcs、续流二极管D5和第三电容C3。

交流输入经整流桥后经输入第一电容C1滤波后，产生一直流电压VDCIN给LED负载供电。整流桥由四个二极管D1、D2、D3和D4组成。电感L1一端连接LED负载的负端，另一端连接驱动芯片的DRN端。第二电容C2为储能电容，一端与VCC端连接，另一端接地。电流检测电阻Rcs一端与CS端连接，另一端接地。第三电容C3和续流二极管D5都与LED负载并联。第三电容C3就是输出电容。

图2是三引脚临界模式LED驱动芯片的电路图。

如图2所示，三引脚临界模式LED驱动芯片包括：峰值电流检测电路B、低压供电电路A、比较器C、逻辑控制电路D、MOS管驱动电路E、过零电流检测电路F和MOS管M，且具有VCC端、DRN端和CS端。

低压供电电路A从DRN端输入高压，输出低压至VCC端并储能于第二电容C2给芯片内部的供电。

峰值电流检测电路B检测并计算电感L1的峰值电流，并输出峰值电流代表电压VA。电压比较器C比较输出峰值电流代表电压VA和峰值电流检测设定电压Vref_pk，并输出峰值电流到达信号Vpk。过零电流检测电路F探测电感电流过零点并输出电感电流过零信号ZCD。

逻辑控制电路D输入信号峰值电流到达信号Vpk和电感电流过零信号ZCD，并通过MOS管驱动电路E控制MOS管M的开关状态，以达到恒流输出的目的。逻辑控制电路E还通过输出信号来控制低压供电电路A的工作状态。

逻辑控制电路E还通过输出逻辑控制信号PWM_ON来控制低压供电电路A的工作状态。 

图3是三引脚临界模式LED驱动芯片的峰值电流检测电路图。

峰值电流检测电路包括：运算放大器B1、反相器B2、信号开关K、第四电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4。

反相器B2接收逻辑控制电路的输出信号PWM_ON，控制信号开关K。信号开关K的一端与运算放大器B1的同相输入端相连；另一端通过与第一电阻R1与VCC端相连、还通过第二电阻R2与CS端相连。运算放 大器B1的同相输入端通过第四电容C4与CS端连接；反相输入端通过第三电阻R3与VCC端连接，还通过第四电阻R4与运算放大器B1的输出端相连；输出端输出峰值电流检测电路的输出电压。

图4是恒流LED驱动电路从导通到关断时的波形图。

工作原理如下：当信号逻辑控制信号PWM_ON和MOS管的Gate由低变高时，MOS管由关断状态变为导通状态，电流由VDCIN经LED负载，电感L1，MOS管M和电流检测电阻Rcs流入地。电流检测电阻Rcs两端压降Vcs在M导通的时间段内ton，由0电压开始随着电感电流Iind上升，电压值如下，

V_cs＝I_ind·R_cs。

同时，逻辑控制电路D的输出信号PWM_ON控制低压供电电路A在M导通的时间段内ton，停止对第二电容C2冲电。由于在VCC端和地之间存在储能第二电容C2，在M导通的时间段内ton，其两端压降Vcc保持不变。然而，由于芯片的参考0电位是Vcs，所以在ton时间段内，峰值电流检测电路X2的输入为：

Vcc-V_cs。

当逻辑控制电路D的输出信号PWM_ON信号由低变高时，开关K由导通状态变为关断状态，所以在Vcs由0电压开始上升前，运算放大器B1的正向输入端的电压被保存在电容C4上。

$V_{+}=\frac{1}{2}\·V_{cc}$

在ton时间段内，由于运算放大器B1的正输入端的电压被保存，而负输入端的电压随Vcs的变化而变化，可以得到运算放大器B1的输出 电压为参考点为引脚CS。

V_A＝V_cc-(V_cc-V_cs)＝V_cs

由此，电流检测电阻Rcs两端压降Vcs(参考点为地)被复制到运算放大器B1的峰值电流检测电路输出电压VA参考点为引脚CS。随后，峰值电流检测电路输出电压VA被送往电压比较器C的正向输入端，和连接负向输入端的峰值电流检测设定电压Vref_pk相比较。当VA上升到Vref_pk时，电压比较器C的输出Vpk会从低变为高。逻辑控制电路(D)收到Vpk由低变高的动作后，便会把PWM_ON信号由高变为低，从而使MOS管由导通状态变为关断状态。得到所设定的峰值电流如下，

$I_{pk}=\frac{V_{ref\_pk}}{Rcs}.$

附参数定义如下：

VDCIN――输入直流电压

Vled――LED负载两端压降 

Iind――电感电流 

Lm――电感L1的电感值

Vcs――电流检测电阻Rs两端压降参考点为地

Vcc――储能电容C2两端压降参考点为地

VA――峰值电流检测电路输出电压(参考点为地引脚CS)

Vref_pk――峰值电流检测设定电压(参考点为地引脚CS)

Gate――MOS管M的栅极信号

PWM_ON――逻辑控制电路的输出信号

ZCD――电感电流过零信号ZCD

Vpk――峰值电流到达信号 。

Claims (4)

1.一种三引脚临界模式LED驱动芯片的峰值电流检测电路，其特征在于：包括，运算放大器(B1)、反相器(B2)、信号开关(K)、第四电容(C4)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)和第四电阻(R4)；

反相器(B2)接收逻辑控制电路的输出信号，控制信号开关(K)；

信号开关(K)的一端与运算放大器(B1)的同相输入端相连；另一端通过与第一电阻(R1)与VCC端相连、还通过第二电阻(R2)与CS端相连；

运算放大器(B1)的同相输入端通过第四电容(C4)与CS端连接；反相输入端通过第三电阻(R3)与VCC端连接，还通过第四电阻(R4)与运算放大器(B1)的输出端相连；输出端输出峰值电流检测电路的输出电压。

2.一种三引脚临界模式LED驱动芯片，其特征在于：

包括如权利要求1所述的峰值电流检测电路(B)、低压供电电路(A)、比较器(C)、逻辑控制电路(D)、MOS管驱动电路(E)、过零电流检测电路(F)和MOS管(M)，且具有VCC端、DRN端和CS端；

低压供电电路(A)从DRN端输入高压，输出低压至VCC端给芯片内部的供电；

峰值电流检测电路(B)检测并计算电感的峰值电流，并输出峰值电流代表电压；

电压比较器(C)比较输出峰值电流代表电压和峰值电流检测设定电压并输出峰值电流到达信号；

过零电流检测电路(F)探测电感电流过零点并输出电感电流过零信号；

逻辑控制电路(D)输入信号峰值电流到达信号和电感电流过零信号并通过MOS管驱动电路(E)控制MOS管(M)的开关状态；逻辑控制电路(E)还通过输出信号来控制低压供电电路(A)的工作状态。

3.根据权利要求2所述的三引脚临界模式LED驱动芯片，其特征在于：

逻辑控制电路(E)还通过输出逻辑控制信号来控制低压供电电路(A)的工作状态。

4.一种恒流LED驱动电路，其特征在于：包括整流桥、第一电容(C1)、电感(L1)、LED负载、如权利要求2或3所述的三引脚临界模式LED驱动芯片、第二电容(C2)、电流检测电阻(Rcs)、续流二极管(D5)和第三电容(C3)；

交流输入经整流桥后经输入第一电容(C1)滤波后，产生一直流电压给LED负载供电；

电感(L1)一端连接LED负载的负端，另一端连接驱动芯片的DRN端；

第二电容(C2)一端与VCC端连接，另一端接地；

电流检测电阻(Rcs)一端与CS端连接，另一端接地；

第三电容(C3)和续流二极管(D5)都与LED负载并联。