CN106505845A - 一种改善反复快速上下电环路响应的补偿电容钳位电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种改善反复快速上下电环路响应的补偿电容钳位电路，用于对LED驱动芯片外接的补偿电容进行钳位，包括一补偿电容充电模块、一补偿电容钳位模块及一钳位使能模块，所述钳位使能模块根据一开关最大导通时间信号使能所述补偿电容钳位模块对所述补偿电容的电压进行钳位。本发明能够自适应将补偿电容的电压钳位在开关最大导通时间所对应的补偿电容电压，从而在不影响补偿电容正常工作电压范围的前提下，尽量减小电路从补偿电容钳位状态到稳态的环路响应调整所需的时间，避免输出处于长时间过冲状态。

Description

一种改善反复快速上下电环路响应的补偿电容钳位电路

技术领域

本发明涉及LED驱动电路领域，尤其涉及一种改善反复快速上下电环路响应的补偿电容钳位电路。

背景技术

现有的高功率因数LED驱动芯片在使用时一般会在芯片外部接补偿电容，以用于产生相对于AC频率的低频直流电压并控制芯片输出开关的导通时间。稳定工作时，补偿电容上的稳态电压由负载和输入电压等应用条件确定。输入电压越低则补偿电容上的电压越高，从而使芯片输出开关的导通时间增加以维持输出LED负载的恒流效果。当驱动芯片在实际应用中反复快速上下电时，由于输入电压迅速减小，补偿电容上的电压被抬升。之后在芯片供电电压还未降到欠压锁定点之前又快速上电，此时由于补偿电容上的电压已被抬高，输出将出现过冲。如此反复快速上下电将导致补偿电容过高，输出出现过冲，直到环路响应缓慢调整到稳态。

对此，本领域设计了如图1所示的补偿电容钳位电路。在该电路中，跨导模块GM′根据芯片内部设定的基准电压vref1′与芯片输出电流反馈信号Io_fb′调整补偿电容Ccomp′的电压comp′；迟滞比较器将当前补偿电容Ccomp′上的电压comp′与一基准电压vref′比较，并输出钳位信号clamp′。当comp′高于vref′时，clamp′为高电平，驱动MOS管M1′导通，下拉补偿电容Ccomp′；当comp′低于vref′时，clamp′为低电平，驱动M1′关断，由GM′自动调整补偿电容Ccomp′上的电压comp′。

可见，现有的补偿电容钳位电路将补偿电容Ccomp′上的电压comp′钳位在基准电压vref′处。该基准电压vref′如果设置得过低则影响正常工作时补偿电容Ccomp′的电压范围。为了不影响补偿电容Ccomp′正常工作时的电压范围，往往会将基准电压vref′设置得较高，然而，如果设置得过高则会使电路从补偿电容钳位状态经环路响应调整到稳态所需时间过长，导致芯片输出长时间处于过冲状态。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种改善反复快速上下电环路响应的补偿电容钳位电路，其能够自适应将补偿电容的电压钳位在开关最大导通时间所对应的补偿电容电压，从而在不影响补偿电容正常工作电压范围的前提下，尽量减小从补偿电容钳位状态到稳态的环路响应调整所需的时间，避免输出处于长时间过冲状态。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种改善反复快速上下电环路响应的补偿电容钳位电路，用于对LED驱动芯片外接的补偿电容进行钳位，包括一补偿电容充电模块、一补偿电容钳位模块及一钳位使能模块，所述钳位使能模块根据一开关最大导通时间信号使能所述补偿电容钳位模块对所述补偿电容的电压进行钳位。

进一步地，所述钳位使能模块包括：

一电流源，其输入端连接一电源；

一斜坡电容，其正极板连接所述电流源的输出端，负极板接地；

一斜坡电容复位NMOS管，其漏极连接所述斜坡电容的正极板，源极接地，栅极连接一芯片输出开关关断信号端；

一比较器，其正向输入端连接所述斜坡电容的正极板，负向输入端连接所述补偿电容的正极板；

一或非门，其第一输入端连接所述比较器的输出端，第二输入端连接一开关最大导通时间信号端，以接收所述开关最大导通时间信号；以及

一RS触发器，其置位端连接所述或非门的输出端，复位端连接一芯片输出开关导通信号端，输出端连接所述补偿电容钳位模块。

进一步地，所述补偿电容充电模块包括一跨导模块，其正输入端连接一基准电压端，负输入端连接一芯片输出电流反馈端，输出端连接所述补偿电容的正极板。

进一步地，所述补偿电容钳位模块包括一钳位NMOS管和一钳位限流电阻，所述钳位NMOS管的漏极通过所述钳位限流电阻连接所述补偿电容的正极板，源极接地，栅极连接所述RS触发器的输出端。

通过采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

由于芯片的开关最大导通对应一补偿电容的电压值，对补偿电容电压的钳位值不能低于该电压，否则芯片的导通时间便达不到芯片的最大导通时间，同时若对补偿电容电压的钳位值过高时，从补偿电容钳位状态到稳态的环路响应调整所需的时间较长，因此，本发明通过增设钳位使能模块，其可以根据开关最大导通时间信号使能补偿电容钳位模块对补偿电容的电压进行钳位，因而能够自适应将补偿电容的电压钳位在开关最大导通时间所对应的补偿电容电压，从而在不影响补偿电容正常工作电压范围的前提下，尽量减小电路从补偿电容钳位状态到稳态的环路响应调整所需的时间，避免输出处于长时间过冲状态。

附图说明

图1为现有补偿电容钳位电路的电路原理图；

图2为本发明实施例的一种改善反复快速上下电环路响应的补偿电容钳位电路的电路原理图；

图3为本发明中关键节点的波形对应图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

本发明的改善反复快速上下电环路响应的补偿电容钳位电路用于对LED驱动芯片外接的补偿电容进行钳位，如图2所示，其包括补偿电容充电模块1、补偿电容钳位模块2及钳位使能模块3。其中，补偿电容充电模块1包括跨导模块GM；补偿电容钳位模块2包括钳位NMOS管M1和钳位限流电阻R0；钳位使能模块3包括比较器、电流源I0、或非门NOR、RS触发器、补偿电容Ccomp、斜坡电容Cramp以及斜坡电容复位NMOS管M2。

在本实施例中，上述跨导模块GM的正向输入端与一基准电压端相连以接收一基准电压vref1，负向输入端与芯片输出电流反馈端相连以接收一芯片输出电流反馈信号Io_fb，输出端与补偿电容Ccomp的正极板相连，以输出电压comp。

上述比较器的正向输入端与斜坡电容Cramp的正极板相连以接收斜坡电容电压vramp，负向输入端与补偿电容Ccomp的正极板相连以接收补偿电容电压comp，其输出端输出一关断信号ton。

上述电流源I0的输入端连接电源VDD，输出端与斜坡电容Cramp的正极板相连。

上述或非门NOR，其第一输入端与比较器的输出端相连，其第二输入端与一开关最大导通时间信号端相连，以接收一开关最大导通时间信号tonmaxb(开关最大导通时间是芯片的基本参数，其值不同芯片会有所差异)，其输出端与RS触发器的置位端相连。

上述RS触发器，其复位端与一芯片输出开关导通信号端相连，以接收一芯片输出开关导通信号swon，其置位端与或非门NOR的输出端相连，其输出端与钳位NMOS管M1的栅极相连以输出一钳位使能信号clamp。

上述斜坡电容Cramp，其负极板接地，正极板与比较器正向输入端相连。

上述钳位NMOS管M1，其源极接地，漏极与钳位限流电阻R0相连，栅极与RS触发器的输出端相连。

上述钳位限流电阻R0的一端与钳位NMOS管M1的漏极相连，另一端与补偿电容Ccomp的正极板相连。

上述斜坡电容复位NMOS管M2，其漏极与斜坡电容Cramp的正极板相连，负极板接地，栅极与一芯片输出开关关断信号端相连，以接收一芯片输出开关关断信号swoff。

下面详细介绍本发明的工作原理：

如图2和图3所示，LED驱动芯片输出开关导通期间，swon为高电平，swoff为低电平，M2关断，电流源I0对斜坡电容Cramp充电，vramp按固定斜率缓慢上升。当vramp到达补偿电容Ccomp的电压comp时，比较器输出的关断信号ton为高电平，使能LED驱动芯片输出开关关断，则swon翻转为低电平，swoff翻转为高电平，M2导通，vramp被M2迅速下拉复位等待LED驱动芯片输出开关下次重新打开，此时钳位信号clamp＝0。如果补偿电容Ccomp的电压comp持续上升过高，在LED驱动芯片内部设定的开关最大导通时间截止时(即最大开关导通时间信号tonmaxb翻转为低电平脉冲，且LED驱动芯片输出开关关断时)，vramp依然无法达到电压comp，则ton持续低电平，此时或非门NOR输出为高，RS触发器置位，钳位信号clamp＝1，使能过M1对补偿电容Ccomp进行下拉钳位。因此补偿电容Ccomp最终的钳位电压固定在最大导通时间所对应的comp电压处。从而在不影响补偿电容正常工作电压范围的前提下，尽量减小电路从补偿电容钳位状态到稳态的环路响应调整所需的时间，避免输出处于长时间过冲状态。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (4)

1.一种改善反复快速上下电环路响应的补偿电容钳位电路，用于对LED驱动芯片外接的补偿电容进行钳位，其特征在于，包括一补偿电容充电模块、一补偿电容钳位模块及一钳位使能模块，所述钳位使能模块根据一开关最大导通时间信号使能所述补偿电容钳位模块对所述补偿电容的电压进行钳位。

2.根据权利要求1所述的改善反复快速上下电环路响应的补偿电容钳位电路，其特征在于，所述钳位使能模块包括：

一电流源，其输入端连接一电源；

一斜坡电容，其正极板连接所述电流源的输出端，负极板接地；

一斜坡电容复位NMOS管，其漏极连接所述斜坡电容的正极板，源极接地，栅极连接一芯片输出开关关断信号端；

一比较器，其正向输入端连接所述斜坡电容的正极板，负向输入端连接所述补偿电容的正极板；

一或非门，其第一输入端连接所述比较器的输出端，第二输入端连接一开关最大导通时间信号端，以接收所述开关最大导通时间信号；以及

一RS触发器，其置位端连接所述或非门的输出端，复位端连接一芯片输出开关导通信号端，输出端连接所述补偿电容钳位模块。

3.根据权利要求1所述的改善反复快速上下电环路响应的补偿电容钳位电路，其特征在于，所述补偿电容充电模块包括一跨导模块，其正输入端连接一基准电压端，负输入端连接一芯片输出电流反馈端，输出端连接所述补偿电容的正极板。

4.根据权利要求2所述的改善反复快速上下电环路响应的补偿电容钳位电路，其特征在于，所述补偿电容钳位模块包括一钳位NMOS管和一钳位限流电阻，所述钳位NMOS管的漏极通过所述钳位限流电阻连接所述补偿电容的正极板，源极接地，栅极连接所述RS触发器的输出端。