CN106329958B - 线电压补偿电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种线电压补偿电路，应用于LED驱动及交流‑直流控制器，包括：加法电路，用于将固定基准电压与补偿电压相加，产生阈值电压，所述阈值电压决定或影响系统的输出电流；以及补偿运算电路，用于依据系统开启时间，运算产生补偿电压，所述补偿电压为系统开启时间的函数。本发明具有以下有益效果：本发明将电压补偿量随着系统开启时间Ton进行分段设计，相比于传统模式的一直随系统开启时间增加而增加的方案来说，可以更好的拟合输出电流的误差量，实现更好的补偿精度。
Description
技术领域
本发明属于集成电路设计领域，特别是涉及一种应用于LED驱动及交流-直流控制器中的线电压补偿电路。
背景技术
LED驱动器是指驱动LED发光或LED模块组件正常工作的电源调整电子器件。由于LED PN结的导通特性决定，它能适应的电源的电压和电流变动范围十分狭窄，稍许偏离就可能无法点亮LED或者发光效率严重降低，或者缩短使用寿命甚至烧毁芯片。现行的工频电源和常见的电池电源均不适合直接供给LED，LED驱动器就是这种可以驱使LED在最佳电压或电流状态下工作的电子组件。
在LED驱动及交流-直流控制器中，如果输入电压为线电压，由于系统延时的存在，输出电流会随着线电压的升高而增大。在应用系统中，导通时间Ton与线电压成反比，可以反映线电压信息。所以，依据Ton进行的线电补偿技术获得了一定应用。但是，目前的补偿技术中，补偿量与Ton是固定系数关系，两者间斜率固定，其补偿时序图如图4所示。这样的补偿方式可以把90VAC和264VAC两点的输出电流补偿一致。但是在90～264VAC的整个交流输入范围内，输出电流会出现局部增加或减小，补偿精度不高，补偿效果差。
鉴于以上原因，提供一种可以更好的拟合并补偿输出电流的误差量，可以在线电压的整个交流输入范围内，保持高补偿精度的补偿方案实属必要。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种线电压补偿电路，用于解决现有技术中LED驱动及交流-直流控制器中电压补偿精度不高以及补偿效果差的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种线电压补偿电路，应用于LED驱动及交流-直流控制器，包括：加法电路，用于将固定基准电压与补偿电压相加，产生阈值电压；以及补偿运算电路，用于依据系统开启时间，运算产生补偿电压，所述补偿电压为系统开启时间的函数。
作为本发明的线电压补偿电路的一种优选方案，将所述系统开启时间进行分段，并对每段时间分别进行不同的运算产生对应的补偿电压。
作为本发明的线电压补偿电路的一种优选方案，当系统开启时间小于第一设定时间时，补偿电压取为0，其中，所述第一设定时间为根据系统参数设定的一个固定时间。
优选地，所述第一设定时间根据所述系统参数的变化而适应性改变，所述系统参数包括系统输出功率。
作为本发明的线电压补偿电路的一种优选方案，当系统开启时间大于或等于第一设定时间时，并且小于或等于第二设定时间时，Vcomp＝K*(Ton-T1)，其中，T1为第一设定时间，K为固定常数，Ton为系统开启时间，所述第二设定时间T2为根据系统参数设定的一个固定时间，并且T2>T1。
进一步地，所述第二设定时间根据所述系统参数的变化而适应性改变，所述系统参数包括系统输出功率。
作为本发明的线电压补偿电路的一种优选方案，当系统开启时间大于第二设定时间时，所述补偿电压取为一个常数值，该常数值为最大补偿电压。
进一步地，所述最大补偿电压根据所述系统参数的变化而适应性改变，所述系统参数包括系统输出功率。
作为本发明的线电压补偿电路的一种优选方案，所述阈值电压决定或影响系统的输出电流。
作为本发明的线电压补偿电路的一种优选方案，所述线电压补偿电路包括：延时模块、电流源、第一放大器、第二放大器、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一开关以及第二开关，其中：所述第二开关具有控制端、第一端以及第二端，所述第二开关的控制端与所述延时模块的输出端相连，所述第二开关的第一端与所述电流源的第一端相连，所述第二开关的第二端分别连接于所述第一放大器的第一输入端、第一电容的第一端以及第一开关的第一端，所述第一电容的第二端以及第一开关的第二端接地；所述电流源的第二端分别与所述第一晶体管的第一极、第三晶体管的第一极相连，所述第一晶体管的第二极与栅极相连并连接于所述第二晶体管的第一极以及第三晶体管的栅极，所述第三晶体管的第二极与所述第一电阻的第一端相连并作为阈值电压的输出端；所述第一放大器的第二输入端接第二基准电压，第三输入端与所述第二电阻的第一端以及第二晶体管的第二极相连，输出端与所述第二晶体管的栅极相连，所述第二电阻的第二端接地；所述第二放大器的第一输入端接固定基准电压，第二输入端与输出端相连并连接于所述第一电阻的第二端。
如上所述，本发明提供一种线电压补偿电路，应用于LED驱动及交流-直流控制器，包括：加法电路，用于将固定基准电压与补偿电压相加，产生阈值电压，所述阈值电压决定或影响系统的输出电流；以及补偿运算电路，用于依据系统开启时间，运算产生补偿电压，所述补偿电压为系统开启时间的函数。本发明具有以下有益效果：本发明将电压补偿量随着系统开启时间Ton进行分段设计，相比于传统模式的一直随Ton增加而增加的方案来说，可以更好的拟合输出电流的误差量，实现更好的补偿精度。
附图说明
图1显示为本发明的应用于LED驱动及交流-直流控制器中的线电压补偿电路的结构框图。
图2显示为本发明的应用于LED驱动及交流-直流控制器中的线电压补偿电路的一种具体实施电路示意图。
图3显示为本发明的LED驱动及交流-直流控制器应用系统中电流控制部分的示意图。
图4显示为现有技术中的基于系统开启时间Ton的常规补偿方法的时序图。
图5显示为本发明的应用于LED驱动及交流-直流控制器中的线电压补偿电路的时序图。
元件标号说明
10 加法电路
20 补偿运算电路
Td 延时模块
Ic 电流源
A1 第一放大器
A2 第二放大器
T1 第一晶体管
T2 第二晶体管
T3 第三晶体管
R1 第一电阻
R2 第二电阻
C1 第一电容
S1 第一开关
Ton 系统开启时间
VREF1 固定基准电压
VREF2 第二基准电压
Vth_OCP 阈值电压
Vcomp 补偿电压
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1～图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本实施例提供一种线电压补偿电路，应用于LED驱动及交流-直流控制器，包括：加法电路10，用于将固定基准电压VREF1与补偿电压Vcomp相加，产生阈值电压Vth_OCP，所述阈值电压Vth_OCP决定或影响系统的输出电流；以及补偿运算电路20，用于依据系统开启时间Ton，运算产生补偿电压Vcomp，所述补偿电压Vcomp为系统开启时间Ton的函数。本发明的补偿方案通过基于系统开启时间Ton的三段曲线实现，以更好的契合目标补偿量，使最终的输出电流随线电压Vline的变化很小，实现高精度。
具体地，所述补偿运算电路20将所述系统开启时间Ton进行分段，并对每段时间分别进行不同的运算产生对应的补偿电压Vcomp。
在本实施例中，当系统开启时间Ton小于第一设定时间时，补偿电压Vcomp取为0，其中，所述第一设定时间为根据系统参数设定的一个固定时间。当系统开启时间Ton大于或等于第一设定时间时，并且小于或等于第二设定时间时，Vcomp＝K*(Ton-T1)，其中，T1为第一设定时间，K为固定常数，Ton为系统开启时间Ton，所述第二设定时间T2为根据系统参数设定的一个固定时间，并且T2>T1。当系统开启时间Ton大于第二设定时间时，所述补偿电压Vcomp取为一个常数值，该常数值为最大补偿电压。
其中，所述第一设定时间根据所述系统参数的变化而适应性改变，所述第二设定时间根据所述系统参数的变化而适应性改变，所述最大补偿电压根据所述系统参数的变化而适应性改变，在本实施例中，所述系统参数包括系统输出功率。
在系统进入开启状态后，在最初的小于第一设定时间的时间段内，补偿电压Vcomp保持为0，因为如果系统开启时间Ton较短，小于第一设定时间，说明系统工作在高输入线电压情况下，输出电流阈值Vth_OCP是不需要额外补偿量的。如果按照目前常规的补偿方法，如图4所示的时序施加补偿电压Vcomp，会使本来就偏高的高压输出电流变得更高，产生较大的直流误差。当系统开启时间Ton进入大于第一设定时间而小于第二设定时间的时间段内，补偿电压Vcomp随着系统开启时间Ton的增加以斜率K增加，输入线电压越低，补偿量越大，抑制系统延时造成的误差量。当系统开启时间Ton进入大于第二设定时间的时间段后，补偿电压Vcomp不再随着系统开启时间Ton继续增加，而是维持在一个固定值Vcomp_max，即最大补偿电压，避免输出电流产生较大的直流误差，本实施例的补偿方案的具体时序如图5所示。熟知本领域的技术人员可知，在系统参数不同的情况下，参数T1、T2、K、Vcomp_max可以是不同的。
图3显示为LED驱动及交流-直流控制器应用系统中电流控制部分的示意图，其主要由电源以及LED驱动及交流-直流控制器、驱动晶体管以及电阻组成，其中，所述LED驱动及交流-直流控制器由逻辑控制单元、线电压补偿电路、以及比较器组成。
图2显示为本发明的一种具体实施电路，但是，熟知本领域的技术人员可知，为实现本补偿技术，可以使用但不局限于图2所示的电路实现方式。如图2所示，所述线电压补偿电路包括：延时模块Td、电流源Ic、第一放大器A1、第二放大器A2、第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第一开关S1以及第二开关，其中：所述第二开关具有控制端、第一端以及第二端，所述第二开关的控制端连接于所述延时模块Td的输出端，所述第二开关的第一端与所述电流源Ic的第一端相连，所述第二开关的第二端分别连接于所述第一放大器A1的第一输入端、第一电容C1的第一端以及第一开关S1的第一端，所述第一电容C1的第二端以及第一开关S1的第二端接地；所述电流源Ic的第二端分别与所述第一晶体管T1的第一极、第三晶体管T3的第一极相连，所述第一晶体管T1的第二极与栅极相连并连接于所述第二晶体管T2的第一极以及第三晶体管T3的栅极，所述第三晶体管T3的第二极与所述第一电阻R1的第一端相连并作为阈值电压Vth_OCP的输出端；所述第一放大器A1的第二输入端接第二基准电压VREF2，第三输入端与所述第二电阻R2的第一端以及第二晶体管T2的第二极相连，输出端与所述第二晶体管T2的栅极相连，所述第二电阻R2的第二端接地；所述第二放大器A2的第一输入端接固定基准电压VREF1，第二输入端与输出端相连并连接于所述第一电阻R1的第二端。
图2中的线电压补偿电路的基本原理为：
所述延时模块Td用于设定第一设定时间。电流源Ic对第一电容C1的充电时间，用于设定第二设定时间。系统开启时间Ton被转化为电流信号，加在第一电阻R1上转换为电压信号，所以第一电阻R1两端电压就是补偿电压Vcomp。第二基准电压VREF2用于设定最大补偿电压Vcomp_max，其中：
固定基准电压VREF1通过射随运放与Vcomp相加，得到最终的阈值电压Vth_OCP。
不同于现有技术，本发明将补偿电压Vcomp随着系统开启时间Ton进行分段设计，相比于传统模式的一直随Ton增加而增加，可以更好的拟合输出电流的误差量，实现更好的补偿精度。
如上所述，本发明提供一种线电压补偿电路，应用于LED驱动及交流-直流控制器，包括：加法电路10，用于将固定基准电压VREF1与补偿电压Vcomp相加，产生阈值电压Vth_OCP，所述阈值电压Vth_OCP决定或影响系统的输出电流；以及补偿运算电路20，用于依据系统开启时间Ton，运算产生补偿电压Vcomp，所述补偿电压Vcomp为系统开启时间Ton的函数。本发明具有以下有益效果：本发明将电压补偿量随着系统开启时间Ton进行分段设计，相比于传统模式的一直随Ton增加而增加的方案来说，可以更好的拟合输出电流的误差量，实现更好的补偿精度。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (5)
1.一种线电压补偿电路，应用于LED驱动及交流-直流控制器，其特征在于，包括：
加法电路，用于将固定基准电压与补偿电压相加，产生阈值电压；
补偿运算电路，用于依据系统开启时间，运算产生补偿电压，所述补偿电压为系统开启时间的函数；
当系统开启时间小于第一设定时间时，补偿电压取为0，其中，所述第一设定时间为根据系统参数设定的一个固定时间；
当系统开启时间大于或等于所述第一设定时间时，并且小于或等于第二设定时间时，补偿电压Vcomp＝K*(Ton-T1)，其中，T1为第一设定时间，K为固定常数，所述第二设定时间T2为根据系统参数设定的一个固定时间，并且T2>T1；
当系统开启时间大于所述第二设定时间时，所述补偿电压取为一个常数值，该常数值为最大补偿电压；
所述第一设定时间根据所述系统参数的变化而适应性改变，所述系统参数包括系统输出功率。
2.根据权利要求1所述的线电压补偿电路，其特征在于：所述第二设定时间根据所述系统参数的变化而适应性改变，所述系统参数包括系统输出功率。
3.根据权利要求1所述的线电压补偿电路，其特征在于：所述最大补偿电压根据所述系统参数的变化而适应性改变，所述系统参数包括系统输出功率。
4.根据权利要求1所述的线电压补偿电路，其特征在于：所述阈值电压决定或影响系统的输出电流。
5.根据权利要求1所述的线电压补偿电路，其特征在于，所述线电压补偿电路包括：延时模块、电流源、第一放大器、第二放大器、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一开关以及第二开关，其中：所述第二开关具有控制端，第一端以及第二端，所述第二开关的控制端与所述延时模块的输出端相连，所述第二开关的第一端与所述电流源的第一端相连，所述第二开关的第二端分别连接于所述第一放大器的第一输入端、第一电容的第一端以及第一开关的第一端，所述第一电容的第二端以及第一开关的第二端接地；所述电流源的第二端分别与所述第一晶体管的第一极、第三晶体管的第一极相连，所述第一晶体管的第二极与栅极相连并连接于所述第二晶体管的第一极以及第三晶体管的栅极，所述第三晶体管的第二极与所述第一电阻的第一端相连并作为阈值电压的输出端；所述第一放大器的第二输入端接第二基准电压，第三输入端与所述第二电阻的第一端以及第二晶体管的第二极相连，输出端与所述第二晶体管的栅极相连，所述第二电阻的第二端接地；所述第二放大器的第一输入端接固定基准电压，第二输入端与输出端相连并连接于所述第一电阻的第二端。
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