CN109152156A - 一种恒流源驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种恒流源驱动电路，包括直流电压转换电路、第一电流镜、电压转电流电路、电流采样电路和驱动电路，电压转电流电路将直流电压转换电路转换得到的直流电压转换为直流电流，电流采样电路在采样电流小于基准电流时生成第一控制信号，在采样电流不小于基准电流时生成第二控制信号，驱动电路在第一电流镜输入的总电流增大时，根据第一控制信号减少输出功率管的导通数量，在第一电流镜输入的总电流减小时，根据第二控制信号增大输出功率管的导通数量。本发明根据输入电流大小灵活调节输出功率管导通数量，保证驱动电路的输入电流和输出电流的镜像比例始终不变，来提高恒流源驱动电路的输出电流精度以及多路输出电流的匹配度。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，更具体的说，涉及一种恒流源驱动电路。
背景技术
目前，很多电流型驱动负载，比如LED，通过恒流源驱动电路驱动来实现在恒定的电流下工作。在很多情况下，比如在PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)调光应用中，为使屏幕能够宽范围调整亮暗程序，要求恒流源驱动电路具有宽范围的驱动能力，同时，还需要保证输出电流精度以及多路输出电流匹配度。
对于恒流源驱动电路而言，为了得到小电流的驱动电流，就需要向电流镜的输出功率管提供较小的输入偏置电流，这样容易导致电流镜的输出功率管进入线性区甚至亚阈值区，从而导致恒流源驱动电路的输出电流精度低以及多路输出电流匹配度变差。
发明内容
有鉴于此，本发明公开一种恒流源驱动电路，以实现根据驱动电路的输入电流的大小，实现对输出功率管的导通数量的灵活调节，有效避免输出功率管进入线性区或亚阈值区，从而提高恒流源驱动电路的输出电流精度以及多路输出电流的匹配度。
一种恒流源驱动电路，包括：
直流电压转换电路，用于将输入的PWM信号转换成直流电压；
第一电流镜；
电压转电流电路，所述电压转电流电路的输入端与所述直流电压转换电路的输出端连接，所述电压转电流电路的输出端与所述第一电流镜的输入端连接，所述电压转电流电路用于将所述直流电压转换为直流电流，并输出至所述第一电流镜；
电流采样电路，所述电流采样电路的输入端连接所述第一电流镜的第一输出端，所述电流采样电路用于基于所述直流电流得到采样电流，并在所述采样电流小于基准电流时，生成第一控制信号，在所述采样电流不小于所述基准电流时，生成第二控制信号；
驱动电路，所述驱动电路的第一输入端与所述第一电流镜的第二输出端连接，所述驱动电路的第二输入端与所述第一电流镜的第三输出端连接，所述驱动电路的控制端与所述电流采样电路的输出端连接，所述驱动电路用于在所述第一电流镜输入的总电流增大时，根据所述电流采样电路输出的所述第一控制信号减少输出功率管的导通数量；在所述第一电流镜输入的总电流减小时，根据所述电流采样电路输出的所述第二控制信号增大输出功率管的导通数量，其中，所述驱动电路在接收到所述第一控制信号或所述第二控制信号后，所述驱动电路的输入电流与输出电流的镜像比例始终保持不变。
可选的，所述电流采样电路包括：基准电流源、施密特触发器和反相器，所述基准电流源用于生成基准电流；
所述基准电流源的输入端与所述施密特触发器的输入端的公共端连接所述第一电流镜的第一输出端，所述基准电流源的输出端接地，所述施密特触发器的输出端连接所述反相器的输入端；
其中，所述施密特触发器的输出端用于在所述采样电流小于所述基准电流时，输出导通信号，在所述采样电流不小于所述基准电流时，输出关断信号；
所述反相器的输出端用于在所述采样电流小于所述基准电流时，输出关断信号，在所述采样电流不小于所述基准电流时，输出导通信号；
其中，当所述采样电流小于所述基准电流时，所述施密特触发器输出的导通信号和所述反相器输出的关断信号作为所述电流采样电路生成的所述第一控制信号；
当所述采样电流不小于所述基准电流时，所述施密特触发器输出的关断信号和所述反相器输出的导通信号作为所述电流采样电路生成的所述第二控制信号。
可选的，所述驱动电路包括：第一开关、第一运算放大器、第一开关管、第二开关管、第三开关管和至少一个输出功率管支路；
所述第一开关的一端作为所述驱动电路的第一输入端与所述第一电流镜的第二输出端连接，所述第一开关的控制端与所述施密特触发器的输出端连接，用于在接收到所述施密特触发器输出的导通信号时闭合或关断信号时打开；
所述第一开关的另一端与所述驱动电路的第二输入端的公共端连接所述第一开关管的输入端，所述第一开关管的输出端通过所述第二开关管接地；所述第一开关管的控制端连接所述第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的正相输入端通过驱动负载连接电源，所述第一运算放大器的反相输入端连接所述第一开关管的输出端；
所述第三开关管的控制端连接所述第二开关管的控制端，且，所述第三开关管的控制端和所述第二开关管的控制端的公共端连接所述第一开关管的输入端，所述第三开关管的输入端连接所述正相输入端，所述第三开关管的输出端接地；
所述输出功率管支路的控制端连接所述反相器的输出端，所述输出功率管支路的输入端连接所述正相输入端，所述输出功率管支路的输出端接地，所述输出功率管支路用于在接收到所述反相器输出的导通信号时导通或关断信号时关断。
可选的，每一个所述输出功率管支路包括：第二开关和第四开关管；
所述第四开关管的输入端连接所述正相输入端，所述第四开关管的输出端接地，所述第四开关管的控制端通过所述第二开关连接所述第三开关管的控制端，所述第二开关的控制端连接所述反相器的输出端，用于在接收到所述反相器输出的导通信号时闭合或关断信号时打开。
可选的，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管均为NMOS管。
可选的，所述直流电压转换电路包括：第五开关管、第六开关管和RC滤波器；
所述第五开关管的输入端用于输入基准电压，所述第五开关管的输出端和所述第六开关管的输入端的公共端连接所述RC滤波器的输入端，所述第五开关管的控制端和所述第六开关管的控制端的公共端用于输入PWM信号，所述第六开关管的输出端接地，所述RC滤波器的输出端作为所述直流电压转换电路的输出端用于输出将所述PWM信号转换成的所述直流电压。
可选的，所述第五开关管为PMOS管，所述第六开关管为NMOS管。
可选的，所述电压转电流电路包括：第二运算放大器、第七开关管和第一电阻；
所述第二运算放大器的正相输入端连接所述RC滤波器的输出端，所述第二运算放大器的反相输入端通过所述第一电阻接地，所述第二运算放大器的输出端连接所述第七开关管的控制端，所述第七开关管的第一端连接所述第二运算放大器的反相输入端，所述第七开关管的第二端用于将所述直流电压转换得到的直流电流输出至所述第一电流镜。
可选的，所述第七开关管为NMOS管。
从上述的技术方案可知，本发明公开了一种恒流源驱动电路，包括：直流电压转换电路、第一电流镜、电压转电流电路、电流采样电路和驱动电路，直流电压转换电路将输入的PWM信号转换成直流电压，电压转电流电路将该直流电压转换为直流电流并输出至第一电流镜，电流采样电路基于输入至第一电流镜的直流电流得到采样电流，并在采样电流小于基准电流时，生成第一控制信号，在采样电流不小于基准电流时，生成第二控制信号，驱动电路在第一电流镜输入的总电流增大时，根据第一控制信号减少输出功率管的导通数量，在第一电流镜输入的总电流减小时，根据第二控制信号增大输出功率管的导通数量。本发明根据驱动电路的输入电流的大小，实现了对输出功率管的导通数量的灵活调节，同时，保证驱动电路的输入电流和输出电流的镜像比例始终不变，因此，有效避免了输出功率管进入线性区或亚阈值区，从而提高了恒流源驱动电路的输出电流精度以及多路输出电流的匹配度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。
图1为传统的恒流源LED驱动电路的原理图；
图2为本发明实施例公开的一种恒流源驱动电路的原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为方便理解恒流源驱动电路的工作原理，下面以恒流源LED驱动电路为例，来说明为什么传统的恒流源驱动电路在较小的偏置电流下会导致电流镜的输出功率管进入线性区甚至亚阈值区，从而导致恒流源驱动电路的输出电流精度低以及多路输出电流匹配度变差。
参见图1所示的传统的恒流源LED驱动电路的原理图，恒流源LED驱动电路包括：直流电压转换电路11、电压转电流电路12、LED驱动电路13和电流镜14；
其中：
直流电压转换电路11中，VREF为任意值的基准电压，PM1为PMOS管，NM1为NMOS管，电阻R2和电容C1形成RC滤波器。PWM信号通过控制PM1和NM1的导通和关断，把基准电压VREF转换成方波信号输出，该方波信号经RC滤波器滤波处理后转换成直流电压VRC，具体参见公式(1)，公式(1)具体如下：
VRC＝VREF*D(1)；
式中，D为输入的PWM信号的占空比。
电压转电流电路12中，AMP1为运算放大器，NM2为NMOS管，R2为电阻，电流镜14为任意形式的高精度电流镜，I1为电压转电流电路2将直流电压VRC转换后得到的直流电流，其中，I1的计算公式如公式(2)所示：
I1＝VRC/R2(2)。
LED驱动电路13中，AMP2为运算放大器，NM5为调整管，NM3和NM4组成电流镜15，LED1和LED2为LED灯珠。VCC为LED灯珠的供电电源。VCC可以是电池电压，也可以是任意形式测的DC/DC转换器提供的输出电压。
假设电流镜14的输入输出电流满足如下关系：
I2＝K1*I1(3)；
其中，I1为电流镜14的输入电流，也即电压转电流电路2将直流电压VRC转换后得到的直流电流，I2为电流镜14的输出电流，K1为电流比例系数。
假设NM3和NM4的宽长比满足如下关系：
式中，K2为宽长比比例系数。
因此，LED驱动电路13的输出电流，也即整个恒流源LED驱动电路的输出电流Iout的计算公式如下：
Iout＝K2*I2(5)；
结合公式(2)、公式(3)、公式(4)和公式(5)，可以得到公式(6)，公式(6)如下：
将公式(1)带入公式(6)得到公式(7)，公式(7)如下：
根据公式(7)可知，当恒流源LED驱动电路的输出电流Iout很小时，就会导致电流镜15中的输出功率管NM3和NM4进入线性区或亚阈值区，进而导致恒流源LED驱动电路的输出电流Iout精度低以及多路输出电流匹配度差。
为解决传统方案中因输出小电流的驱动电流，导致恒流源驱动电路的输出电流精度低以及多路输出电流匹配度变差的问题，本发明实施例公开了一种恒流源驱动电路，包括：直流电压转换电路、第一电流镜、电压转电流电路、电流采样电路和驱动电路，直流电压转换电路将输入的PWM信号转换成直流电压，电压转电流电路将该直流电压转换为直流电流并输出至第一电流镜，电流采样电路基于输入至第一电流镜的直流电流得到采样电流，并在采样电流小于基准电流时，生成第一控制信号，在采样电流不小于基准电流时，生成第二控制信号，驱动电路在第一电流镜输入的总电流增大时，根据第一控制信号减少输出功率管的导通数量，在第一电流镜输入的总电流减小时，根据第二控制信号增大输出功率管的导通数量。本发明根据驱动电路的输入电流的大小，实现了对输出功率管的导通数量的灵活调节，同时，保证驱动电路的输入电流和输出电流的镜像比例始终不变，因此，有效避免了输出功率管进入线性区或亚阈值区，从而提高了恒流源驱动电路的输出电流精度以及多路输出电流的匹配度。
需要特别说明的是，图2所示实施例同样适用于多路电流输出形式，因此，可以通过多路输出电流的匹配度。
参见图2，本发明一实施例公开的一种恒流源驱动电路的原理图，恒流源驱动电路包括：直流电压转换电路21、电压转电流电路22、电流采样电路23、驱动电路24和第一电流镜25；
其中：
直流电压转换电路21用于将输入的PWM信号转换成直流电压。
具体的，直流电压转换电路21包括：第五开关管PM5、第六开关管NM6和RC滤波器；
可选的，第五开关管PM5为PMOS管，第六开关管NM6为为NMOS管，RC滤波器由电阻R1和电容C1形成，电阻R1的一端作为RC滤波器的输入端，电阻R1的另一端通过电容C1接地，电阻R1和电容C1的公共端作为直流电压转换电路21的输出端。
第五开关管PM5的输入端用于输入基准电压VREF，VREF为任意值的基准电压，第五开关管PM5的输出端和第六开关管NM6的输入端的公共端连接RC滤波器的输入端，第五开关管PM5的控制端和第六开关管NM6的控制端的公共端用于输入PWM信号，第六开关管NM6的的输出端接地，RC滤波器的输出端作为直流电压转换电路21的输出端用于输出将所述PWM信号转换成的直流电压。
PWM信号转换成的直流电压的过程为：PWM信号通过控制第五开关管PM5和第六开关管NM6的导通和关断，把基准电压VREF转换成方波信号输出，该方波信号经RC滤波器滤波处理后转换成直流电压VRC，具体参见公式(1)，公式(1)具体如下：
VRC＝VREF*D(1)；
式中，D为输入的PWM信号的占空比。
电压转电流电路22的输入端与直流电压转换电路21的输出端连接，电压转电流电路22的输出端与第一电流镜25的输入端连接，电压转电流电路用于将直流电压转换电路21输出的直流电压转换为直流电流，并输出至第一电流镜25。
具体的，电压转电流电路22包括：第二运算放大器AMP2、第七开关管NM7和第一电阻R2；
第二运算放大器AMP2的正相输入端连接RC滤波器的输出端，第二运算放大器AMP2的反相输入端通过第一电阻R2接地，第二运算放大器AMP2的输出端连接第七开关管NM7的控制端，第七开关管NM7的第一端连接第二运算放大器AMP2的反相输入端，第七开关管NM7的第二端用于将直流电压转换得到的直流电流输出至第一电流镜25，其中，第七开关管NM7输出至第一电流镜25的电流和第七开关管NM7输出至第一电阻R2的电流大小相等。
需要说明的是，第一电流镜25可以为任意形式的高精度电流镜，第七开关管NM7为NMOS管。
I1为电压转电流电路2将直流电压VRC转换后得到的直流电流，其中，I1的计算公式如公式(2)所示：
I1＝VRC/R2(2)。
电流采样电路23的输入端连接第一电流镜25的第一输出端，电流采样电路23用于基于直流电流I1得到采样电流Isense，并在采样电流Isense小于基准电流时，生成第一控制信号，在采样电流不小于基准电流时，生成第二控制信号。
具体的，电流采样电路23包括：基准电流源IREF、施密特触发器SCHMITT1和反相器INV1，基准电流源IREF用于产生基准电流IREF。
基准电流源IREF的输入端与施密特触发器SCHMITT1的输入端的公共端连接第一电流镜25的第一输出端，基准电流源IREF的输出端接地，施密特触发器SCHMITT1的输出端连接反相器INV1的输入端；
其中，施密特触发器SCHMITT1的输出端EN用于在采样电流Isense小于基准电流IREF时，输出第一控制信号；
反相器INV1的输出端ENB用于在采样电流Isense不小于基准电流IREF时，输出第二控制信号。
下面针对电流采样电路23的工作原理详细说明：
假设采样电流Isense满足公式(8)所示的条件，公式(8)具体如下：
Isense＝K3*I1(8)；
式中，K3为电流比例系数，具体数值依据实际需要而定。
当采样电流Isense＜基准电流IREF时，施密特触发器SCHMITT1的输出端EN输出导通信号，该导通信号为高电平，相应的，反相器INV1的输出端ENB输出关断信号，该关断信号为低电平，其中，施密特触发器SCHMITT1输出的导通信号和反相器INV1输出的关断信号作为电流采样电路23生成的第一控制信号。
当采样电流Isense≥基准电流IREF时，施密特触发器SCHMITT1的输出端EN输出关断信号，该导通信号为低电平，相应的，反相器INV1的输出端ENB输出导通信号，该导通信号为高电平，其中，施密特触发器SCHMITT1输出的关断信号和反相器INV1输出的导通信号作为电流采样电路23生成的第二控制信号。
需要特别说明的是，电流采样电路23的实现方式包括但不限于图2中示出的实施例，在实际应用中，本领域技术人员还可以采用其它形式的电流采样电路实现本申请中电流采样电路23具有的采样功能。
驱动电路24的第一输入端与第一电流镜25的第二输出端连接，驱动电路24的第二输入端与第一电流镜25的第三输出端连接，驱动电路24的控制端与电流采样电路23的输出端连接，驱动电路24用于在第一电流镜25输入的总电流增大时，根据电流采样电路23输出的所述第一控制信号减少输出功率管的导通数量；在第一电流镜25输入的总电流减小时，根据电流采样电路23输出的所述第二控制信号增大输出功率管的导通数量。
参见图2，本实施例中，第一电流镜25的第二输出端向驱动电路24的第一输入端输入电流I2，第一电流镜25的第三输出端向驱动电路24的第二输入端输入电流I3，因此，第一电流镜25向驱动电路24输入的总电流I4＝I2+I3。
具体的，驱动电路24包括：第一开关S1、第一运算放大器AMP1、第一开关管NM1、第二开关管NM2、第三开关管NM3和至少一个输出功率管支路241；
第一开关S1的一端作为驱动电路24的第一输入端与第一电流镜25的第二输出端连接，第一开关S1的控制端与施密特触发器SCHMITT1的输出端EN连接，用于在接收到施密特触发器SCHMITT1输出的导通信号时闭合或关断信号时打开，从而控制驱动电路24中输入电流I3的流入。
第一开关S1的另一端与驱动电路24的第二输入端的公共端连接第一开关管NM1的输入端，驱动电路24的第二输入端用于输入电流I3，第一开关管NM1的输出端通过第二开关管NM2接地，第一开关管NM1的控制端连接第一运算放大器AMP1的输出端，第一运算放大器AMP1的正相输入端通过驱动负载242连接电源VCC，第一运算放大器AMP1的反相输入端连接第一开关管NM1的输出端，其中，驱动负载242依据实际要而定，比如驱动负载242为LED灯。
第三开关管NM3的控制端连接第二开关管NM2的控制端，且，第三开关管NM3的控制端和第二开关管NM2的控制端的公共端连接第一开关管NM1的输入端，第三开关管NM3的输入端连接第一运算放大器AMP1的正相输入端，第三开关管NM3的输出端接地。
需要说明的是，第二开关管NM2和第三开关管NM3组成第二电流镜243。
输出功率管支路241的控制端连接反相器INV1的输出端ENB，输出功率管支路241的输入端连接第一运算放大器AMP1的正相输入端，输出功率管支路241的输出端接地，输出功率管支路241用于在接收到反相器INV1输出的导通信号时导通或关断信号时关断。
其中，每一个输出功率管支路241包括：第二开关S2和第四开关管NM6；
第四开关管NM6的输入端连接第一运算放大器AMP1的正相输入端，第四开关管NM6的输出端接地，第四开关管NM6的控制端通过第二开关S2连接第三开关管NM3的控制端，第二开关S2的控制端连接反相器INV1输出端ENB，第二开关S2用于在接收到反相器INV1输出的导通信号时闭合或关断信号时打开。
需要特别说明的是，整个电路中包含的输出功率管支路241的数量依据实际需要而定，本发明在此不做限定。
其中，本实施例中，第二开关管NM2、第三开关管NM3以及每一个输出功率管支路241中的第四开关管NM4均为输出功率开关管。
可选的，第一开关管NM1、第二开关管NM2、第三开关管NM3和第四开关管NM4均为NMOS管。
下面针对驱动电路24的工作原理进行详细说明：
首先需要说明的是，对比图1中的LED驱动电路13和图2中的驱动电路24可以发现，图2中的驱动电路24相对于图1中的LED驱动电路13而言，增加了第一开关S1和第二开关S2，从而使得流入驱动电路13的总电流I4＝I2+I3，同时，图1中的开关管NM4在图2中被拆分成了第三开关管NM3和第四开关管NM4。
(1)当采样电流Isense＜基准电流IREF时，施密特触发器SCHMITT1的输出端EN向第一开关S1输出导通信号，该导通信号为高电平，使第一开关S1闭合，相应的，反相器INV1的输出端ENB向第二开关S2输出关断信号，该关断信号为低电平使第二开关S2打开。
假设第一开关S1闭合后，电流I4满足公式(9)所示的条件：
I4＝K4*I2(9)；
其中，K4为电流比例系数，具体取值依据实际需要而定。
假设第三开关管NM3和第二开关管NM2的宽长比满足公式(10)所示的关系：
式中，K5为宽长比比例系数。
因此，驱动电路24的输出电流，也即整个恒流源驱动电路的输出电流Iout的计算公式如下：
Iout＝K5*K4*I2(11)；
(2)当采样电流Isense≥基准电流IREF时，施密特触发器SCHMITT1的输出端EN向第一开关S1输出关断信号，该关断信号为低电平，使第一开关S1打开，相应的，反相器INV1的输出端ENB向第二开关S2输出导通信号，该导通信号为高电平使第二开关S2闭合。
当第一开关S1打开后，电流I4满足公式(12)所示的条件：
I4＝I2(12)；
此时，第三开关管NM3和第四开关管NM4构成的开关管整体与第二开关管NM2的宽长比满足的关系同公式(4)。
因此，驱动电路24的输出电流，也即整个恒流源驱动电路的输出电流Iout的计算公式如下：
Iout＝K2*I2(5)；
在实际应用中，第一开关S1和第二开关S2在导通和关断前后，输出电流Iout应当保持不变，结合公式(5)和公式(11)可以得到公式(13)，公式(13)具体如下：
K2＝K5*K4(13)；
第一开关S1和第二开关S2在导通和关断前后，包括：情况1，第一开关S1导通，第二开关S2关断；情况2，第一开关S1关断，第二开关S2打通。
因此，只要在设计上保证等式(13)成立，也就是说，当第一开关S1导通和第二开关S2关断时，以及当第一开关S1关断和第二开关S2导通时，驱动电路24的输入电流与输出电流的镜像比例始终保持不变，可以通过增加流过第二开关管NM2的偏置电流，减少输出功率开关管数量的方式，避免输出功率开关管，包括：第二开关管NM2、第三开关管NM3以及每一个输出功率管支路241中的第四开关管NM4进入线性区或亚阈值区，从而提高恒流源驱动电路的输出电流精度以及多路输出电流的匹配度。
也就是说，当驱动电路24的输出电流比较小时，输出功率开关管就会进入线性区或亚阈值区，为解决这一问题，本发明增加了输入电流(即增大了第二开关管NM2的偏置电流)，同时为了避免输出电流变大，所以减少了输出功率开关管的数量，从而达到了保持输出电流不变的目的。
其中，K5和K4的选择，可以根据恒流源驱动电路实际输出的电流大小进行灵活选择。
需要特别说明的是，驱动电路24的实现方式包括但不限于图2中示出的实施例，在实际应用中，本领域技术人员还可以采用其它形式的驱动电路实现本申请中驱动电路具有的驱动功能。
综上可知，本发明公开的恒流源驱动电路，包括：直流电压转换电路、第一电流镜、电压转电流电路、电流采样电路和驱动电路，直流电压转换电路将输入的PWM信号转换成直流电压，电压转电流电路将该直流电压转换为直流电流并输出至第一电流镜，电流采样电路基于输入至第一电流镜的直流电流得到采样电流，并在采样电流小于基准电流时，生成第一控制信号，在采样电流不小于基准电流时，生成第二控制信号，驱动电路在第一电流镜输入的总电流增大时，根据第一控制信号减少输出功率管的导通数量，在第一电流镜输入的总电流减小时，根据第二控制信号增大输出功率管的导通数量。本发明根据驱动电路的输入电流的大小，实现了对输出功率管的导通数量的灵活调节，同时，保证驱动电路的输入电流和输出电流的镜像比例始终不变，因此，有效避免了输出功率管进入线性区或亚阈值区，从而提高了恒流源驱动电路的输出电流精度以及多路输出电流的匹配度。
另外，本发明还具有设计灵活的优点，可以根据整个电路输出电流的大小，灵活的设计电流比例系数K4以及宽长比比例系数K5的大小。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种恒流源驱动电路，其特征在于，包括：
直流电压转换电路，用于将输入的PWM信号转换成直流电压；
第一电流镜；
电压转电流电路，所述电压转电流电路的输入端与所述直流电压转换电路的输出端连接，所述电压转电流电路的输出端与所述第一电流镜的输入端连接，所述电压转电流电路用于将所述直流电压转换为直流电流，并输出至所述第一电流镜；
电流采样电路，所述电流采样电路的输入端连接所述第一电流镜的第一输出端，所述电流采样电路用于基于所述直流电流得到采样电流，并在所述采样电流小于基准电流时，生成第一控制信号，在所述采样电流不小于所述基准电流时，生成第二控制信号；
驱动电路，所述驱动电路的第一输入端与所述第一电流镜的第二输出端连接，所述驱动电路的第二输入端与所述第一电流镜的第三输出端连接，所述驱动电路的控制端与所述电流采样电路的输出端连接，所述驱动电路用于在所述第一电流镜输入的总电流增大时，根据所述电流采样电路输出的所述第一控制信号减少输出功率管的导通数量；在所述第一电流镜输入的总电流减小时，根据所述电流采样电路输出的所述第二控制信号增大输出功率管的导通数量，其中，所述驱动电路在接收到所述第一控制信号或所述第二控制信号后，所述驱动电路的输入电流与输出电流的镜像比例始终保持不变。
2.根据权利要求1所述的恒流源驱动电路，其特征在于，所述电流采样电路包括：基准电流源、施密特触发器和反相器，所述基准电流源用于生成基准电流；
所述基准电流源的输入端与所述施密特触发器的输入端的公共端连接所述第一电流镜的第一输出端，所述基准电流源的输出端接地，所述施密特触发器的输出端连接所述反相器的输入端；
其中，所述施密特触发器的输出端用于在所述采样电流小于所述基准电流时，输出导通信号，在所述采样电流不小于所述基准电流时，输出关断信号；
所述反相器的输出端用于在所述采样电流小于所述基准电流时，输出关断信号，在所述采样电流不小于所述基准电流时，输出导通信号；
其中，当所述采样电流小于所述基准电流时，所述施密特触发器输出的导通信号和所述反相器输出的关断信号作为所述电流采样电路生成的所述第一控制信号；
当所述采样电流不小于所述基准电流时，所述施密特触发器输出的关断信号和所述反相器输出的导通信号作为所述电流采样电路生成的所述第二控制信号。
3.根据权利要求2所述的恒流源驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括：第一开关、第一运算放大器、第一开关管、第二开关管、第三开关管和至少一个输出功率管支路；
所述第一开关的一端作为所述驱动电路的第一输入端与所述第一电流镜的第二输出端连接，所述第一开关的控制端与所述施密特触发器的输出端连接，用于在接收到所述施密特触发器输出的导通信号时闭合或关断信号时打开；
所述第一开关的另一端与所述驱动电路的第二输入端的公共端连接所述第一开关管的输入端，所述第一开关管的输出端通过所述第二开关管接地；所述第一开关管的控制端连接所述第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的正相输入端通过驱动负载连接电源，所述第一运算放大器的反相输入端连接所述第一开关管的输出端；
所述第三开关管的控制端连接所述第二开关管的控制端，且，所述第三开关管的控制端和所述第二开关管的控制端的公共端连接所述第一开关管的输入端，所述第三开关管的输入端连接所述正相输入端，所述第三开关管的输出端接地；
所述输出功率管支路的控制端连接所述反相器的输出端，所述输出功率管支路的输入端连接所述正相输入端，所述输出功率管支路的输出端接地，所述输出功率管支路用于在接收到所述反相器输出的导通信号时导通或关断信号时关断。
4.根据权利要求3所述的恒流源驱动电路，其特征在于，每一个所述输出功率管支路包括：第二开关和第四开关管；
所述第四开关管的输入端连接所述正相输入端，所述第四开关管的输出端接地，所述第四开关管的控制端通过所述第二开关连接所述第三开关管的控制端，所述第二开关的控制端连接所述反相器的输出端，用于在接收到所述反相器输出的导通信号时闭合或关断信号时打开。
5.根据权利要求4所述的恒流源驱动电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管均为NMOS管。
6.根据权利要求1所述的恒流源驱动电路，其特征在于，所述直流电压转换电路包括：第五开关管、第六开关管和RC滤波器；
所述第五开关管的输入端用于输入基准电压，所述第五开关管的输出端和所述第六开关管的输入端的公共端连接所述RC滤波器的输入端，所述第五开关管的控制端和所述第六开关管的控制端的公共端用于输入PWM信号，所述第六开关管的输出端接地，所述RC滤波器的输出端作为所述直流电压转换电路的输出端用于输出将所述PWM信号转换成的所述直流电压。
7.根据权利要求6所述的恒流源驱动电路，其特征在于，所述第五开关管为PMOS管，所述第六开关管为NMOS管。
8.根据权利要求1所述的恒流源驱动电路，其特征在于，所述电压转电流电路包括：第二运算放大器、第七开关管和第一电阻；
所述第二运算放大器的正相输入端连接所述RC滤波器的输出端，所述第二运算放大器的反相输入端通过所述第一电阻接地，所述第二运算放大器的输出端连接所述第七开关管的控制端，所述第七开关管的第一端连接所述第二运算放大器的反相输入端，所述第七开关管的第二端用于将所述直流电压转换得到的直流电流输出至所述第一电流镜。
9.根据权利要求8所述的恒流源驱动电路，其特征在于，所述第七开关管为NMOS管。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110767152A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-07 | 深圳市德普微电子有限公司 | 一种led显示屏驱动芯片的恒流源产生方法 |
| CN110827747A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-21 | 深圳市德普微电子有限公司 | 一种共阴led显示屏驱动芯片的恒流源产生电路 |
| CN113970664A (zh) * | 2020-07-24 | 2022-01-25 | 圣邦微电子（北京）股份有限公司 | 高精度电流采样电路、恒流控制电路及采样方法 |
| CN115622451A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-01-17 | 基合半导体（宁波）有限公司 | 一种驱动电路、芯片及电子设备 |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070108916A1 (en) * | 2005-11-11 | 2007-05-17 | Ji Wang | LED driving circuit and controlling method thereof |
| CN102306480A (zh) * | 2011-09-28 | 2012-01-04 | 合肥工业大学 | 镜像比自选的led显示屏恒流驱动电路 |
| US20120286685A1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-11-15 | Nxp B.V. | Led current source digital to analog convertor |
| CN102917194A (zh) * | 2012-10-19 | 2013-02-06 | 深圳创维－Rgb电子有限公司 | 电视机及其恒流控制装置 |
| CN103648202A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-03-19 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 有源功率因数校正控制电路、芯片及led驱动电路 |
| US20150115814A1 (en) * | 2013-10-31 | 2015-04-30 | Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd | Pulse current led driving circuit |
| US20150189706A1 (en) * | 2013-12-26 | 2015-07-02 | Chengdu Monolithic Power Systems Co., Ltd. | Led power supply with small dimming ratio control and control method thereof |
| CN206042422U (zh) * | 2016-06-08 | 2017-03-22 | 宁波赛耐比光电科技股份有限公司 | 定频恒流buck电路 |
| CN106992681A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-07-28 | 无锡硅动力微电子股份有限公司 | 具有多模式恒流控制的开关转换电路 |
| WO2017219648A1 (zh) * | 2016-06-22 | 2017-12-28 | 华润矽威科技（上海）有限公司 | 一种单段线性恒功率led驱动电路及方法 |
| US9967929B1 (en) * | 2017-01-23 | 2018-05-08 | Anwell Semiconductor Corp. | High performance linear LED driving circuit |
| CN108174488A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-06-15 | 上海艾为电子技术股份有限公司 | 一种led保护电路 |
| CN108513403A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-09-07 | 南京矽力杰半导体技术有限公司 | 功率变换器的控制电路和控制方法 |
| CN209731633U (zh) * | 2018-10-23 | 2019-12-03 | 上海艾为电子技术股份有限公司 | 一种恒流源驱动电路 |
-
2018
- 2018-10-23 CN CN201811236991.8A patent/CN109152156B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070108916A1 (en) * | 2005-11-11 | 2007-05-17 | Ji Wang | LED driving circuit and controlling method thereof |
| US20120286685A1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-11-15 | Nxp B.V. | Led current source digital to analog convertor |
| CN102306480A (zh) * | 2011-09-28 | 2012-01-04 | 合肥工业大学 | 镜像比自选的led显示屏恒流驱动电路 |
| CN102917194A (zh) * | 2012-10-19 | 2013-02-06 | 深圳创维－Rgb电子有限公司 | 电视机及其恒流控制装置 |
| US20150115814A1 (en) * | 2013-10-31 | 2015-04-30 | Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd | Pulse current led driving circuit |
| CN103648202A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-03-19 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 有源功率因数校正控制电路、芯片及led驱动电路 |
| US20150189706A1 (en) * | 2013-12-26 | 2015-07-02 | Chengdu Monolithic Power Systems Co., Ltd. | Led power supply with small dimming ratio control and control method thereof |
| CN206042422U (zh) * | 2016-06-08 | 2017-03-22 | 宁波赛耐比光电科技股份有限公司 | 定频恒流buck电路 |
| WO2017219648A1 (zh) * | 2016-06-22 | 2017-12-28 | 华润矽威科技（上海）有限公司 | 一种单段线性恒功率led驱动电路及方法 |
| US9967929B1 (en) * | 2017-01-23 | 2018-05-08 | Anwell Semiconductor Corp. | High performance linear LED driving circuit |
| CN106992681A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-07-28 | 无锡硅动力微电子股份有限公司 | 具有多模式恒流控制的开关转换电路 |
| CN108174488A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-06-15 | 上海艾为电子技术股份有限公司 | 一种led保护电路 |
| CN108513403A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-09-07 | 南京矽力杰半导体技术有限公司 | 功率变换器的控制电路和控制方法 |
| CN209731633U (zh) * | 2018-10-23 | 2019-12-03 | 上海艾为电子技术股份有限公司 | 一种恒流源驱动电路 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110767152A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-07 | 深圳市德普微电子有限公司 | 一种led显示屏驱动芯片的恒流源产生方法 |
| CN110827747A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-21 | 深圳市德普微电子有限公司 | 一种共阴led显示屏驱动芯片的恒流源产生电路 |
| CN110767152B (zh) * | 2019-11-08 | 2020-10-30 | 四川遂宁市利普芯微电子有限公司 | 一种led显示屏驱动芯片的恒流源产生方法 |
| CN113970664A (zh) * | 2020-07-24 | 2022-01-25 | 圣邦微电子（北京）股份有限公司 | 高精度电流采样电路、恒流控制电路及采样方法 |
| CN113970664B (zh) * | 2020-07-24 | 2024-04-12 | 圣邦微电子（北京）股份有限公司 | 高精度电流采样电路、恒流控制电路及采样方法 |
| CN115622451A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-01-17 | 基合半导体（宁波）有限公司 | 一种驱动电路、芯片及电子设备 |
| CN115622451B (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-31 | 基合半导体（宁波）有限公司 | 一种驱动电路、芯片及电子设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109152156B (zh) | 2024-02-02 |
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