CN110769563A - 带有pwm调光的恒流控制系统及其控制方法 - Google Patents

带有pwm调光的恒流控制系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种带有PWM调光的恒流控制系统及其控制方法。所述控制方法包括：在PWM调光信号为高电平的第一时间段，恒流系统工作在开环状态，即电流检测信号与固定的参考电压相比较生成系统的占空比控制信号控制功率管的开关；在PWM调光信号为高电平的第二时间段，恒流系统工作在闭环状态，即电流检测信号与运算放大器输出相关的信号相比较生成系统的占空比控制信号控制功率管的开关；在PWM信号为低电平时功率管处于关断状态。

Description

带有PWM调光的恒流控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及恒流控制领域，特别涉及一种带有PWM调光的恒流控制系统及其控制方法。
背景技术
迟滞控制模式具有快的响应速度和电路结构简单易于实现等优点而广泛应用于LED恒流控制电路。然而在不同输入电压下或负载变化时，由于比较器的传输延时会导致恒流精度下降。
带有运算放大器的闭环控制系统用作恒流驱动时由于环路的高增益使得此类系统具有高的恒流精度，优异的线电压和负载调整率。闭环控制结构通常比开环控制结构具有更好的恒流特性。然而受制于环路带宽的影响，闭环控制系统的响应速度较慢，建立时间更长。
请参阅图1、图2所示，图1是传统迟滞控制模式的PWM调光波形，图 2是传统闭环控制模式的PWM调光波形。
从波形图可以看到，迟滞模式具有快速的响应速度，而闭环控制模式的LED电流从零到稳态值的建立时间较长。
发明内容
本发明的目的是提供一种改善迟滞模式恒流精度问题并同时保持迟滞模式快速响应的带有PWM调光的恒流控制系统。本发明的另一目的是提供一种针对PWM调光需求同时具有快的响应速度和高恒流精度带有PWM调光的恒流控制系统。
本发明的技术解决方案是所述带有PWM调光的恒流控制系统，其特殊之处在于，包括运放U1、单稳触发电路U2、反相器U3、与门U4、误差放大器U5，史密斯特比较器U6；所述运放U1的同相输入端接入电阻R1与发光二极管D正极的公共端，所述运放U1的反相输入端接入电阻R2与MOS管源极的公共端，所述运放U1的输出端接入MOS管的栅极，MOS管的漏极接入史密斯特比较器U6的反相输入端和电阻R3并接地，电阻R1与电阻R2共同连接输入电压端并连接二极管D1的负极，史密斯特比较器U6的同相输入端分别经开关S3接基准电压VREF，并经开关S2接入误差放大器U5的输出端，误差放大器U5的反向输入端串联电阻R4、史密斯特比较器U6的反相输入端与电阻 R3公共端的开关S4，所述运放U1将电阻R1两端的电压差采样并放大经由电阻R3输出，误差放大器U5将电阻R3上的电流检测信号与基准电压VREF进行比较并生成误差放大信号，单稳触发电路U2输出信号用来控制史密斯特比较器U6的正输入端的信号选择，在t1时间段单稳触发电路U2输出为高电平此时史密斯特比较器U6的正端接VREF，系统工作于开环状态，即电流检测信号与固定的参考电压相比较生成系统的占空比控制信号控制功率管的开关；在t2时间段单稳触发电路U2输出为低电平此时U6的正端接误差放大器 EA的输出端，即电流检测信号与运算放大器输出相关的信号相比较生成系统的占空比控制信号控制功率管的开关，系统工作于闭环状态；在PWM信号为低电平时即t3时刻，PWM信号使得开关S1断开，系统无开关动作。
作为优选：所述史密斯特比较器U6的输出端接入与门U4的输入端；二极管D1的正极经开关S1接入地；与门U4的输出端控制开关S1的导通与关断。
作为优选：所述误差放大器U5的反向输入端与电阻R4的连线和开关S2与误差放大器U5输出端的连线之间并联电容C1，发光二极管D负极和二极管D1的正极与开关S1的公共端连线之间连接电感L1。
本发明的另一技术解决方案是所述带有PWM调光的恒流控制方法，其特殊之处在于，在PWM调光信号为高电平的第一时间段，恒流系统工作在开环状态，即电流检测信号与固定的参考电压相比较生成系统的占空比控制信号控制功率管的开关；在PWM调光信号为高电平的第二时间段，恒流系统工作在闭环状态，即电流检测信号与运算放大器输出相关的信号相比较生成系统的占空比控制信号控制功率管的开关；在PWM信号为低电平时功率管处于关断状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果:
⑴本发明的恒流控制系统兼顾了迟滞控制模式对PWM调光的快速响应和闭环控制模式高恒流精度的优点，因此相比传统的迟滞控制模式或闭环控制模式具有更优异的性能。
⑵本发明针对PWM调光需求同时具有快的响应速度和高恒流精度的特点。
附图说明
图1是是传统迟滞控制模式LED恒流电路PWM调光波形图；
图2是传统闭环控制模式LED恒流电路PWM调光波形图；
图3是本发明的恒流控制系统的电路图；
图4是本发明PWM调光的工作时序波形图。
具体实施方式
本发明下面将结合附图作进一步详述：
请参阅图2、图3所示，带有PWM调光的恒流控制系统，包括运放U1、单稳触发电路U2、反相器U3、与门U4、误差放大器U5，史密斯特比较器U6；所述运放U1的同相输入端接入电阻R1与发光二极管D正极的公共端，所述运放U1的反相输入端接入电阻R2与MOS管源极的公共端，所述运放U1的输出端接入MOS管的栅极，MOS管的漏极接入史密斯特比较器U6的反相输入端和电阻R3并接地，电阻R1与电阻R2共同连接输入电压端并连接二极管D1的负极，史密斯特比较器U6的同相输入端分别经开关S3接基准电压VREF，并经开关S2接入误差放大器U5的输出端，所述史密斯特比较器U6的输出端接入反相器U4的输入端；二极管D1的正极经开关S1接入反相器U4的输出端；误差放大器U5的反向输入端串联电阻R4、史密斯特比较器U6的反相输入端与电阻R3公共端的开关S4，所述误差放大器U5的反向输入端与电阻R4的连线和开关S2与误差放大器U5输出端的连线之间并联电容C1，发光二极管D 负极和二极管D1的正极与开关S1的公共端连线之间连接电感L1；所述运放 U1将电阻R1两端的电压差采样并放大经由电阻R3输出，误差放大器U5将电阻R3上的电流检测信号与基准电压VREF进行比较并生成误差放大信号，单稳触发电路U2输出信号用来控制史密斯特比较器U6的正输入端的信号选择，在t1时间段单稳触发电路U2输出为高电平此时史密斯特比较器U6的正端接VREF，系统工作于开环状态，即电流检测信号与固定的参考电压相比较生成系统的占空比控制信号控制功率管的开关；在t2时间段单稳触发电路U2输出为低电平此时U6的正端接误差放大器EA的输出端，即电流检测信号与运算放大器输出相关的信号相比较生成系统的占空比控制信号控制功率管的开关，系统工作于闭环状态；在PWM信号为低电平时即t3时刻，PWM 信号使得开关S1断开，系统无开关动作。
请参阅图2、图3所示，带有PWM调光的恒流控制方法，在PWM调光信号为高电平的第一时间段，恒流系统工作在开环状态，即电流检测信号与固定的参考电压相比较生成系统的占空比控制信号控制功率管的开关；在 PWM调光信号为高电平的第二时间段，恒流系统工作在闭环状态，即电流检测信号与运算放大器输出相关的信号相比较生成系统的占空比控制信号控制功率管的开关；在PWM信号为低电平时功率管处于关断状态。
当图3中PWM信号的频率较高或者占空比很低时，PWM处于高电平的时间长度可能小于t1,此种情形下不存在t2阶段，即在PWM为高电平时系统只工作于开环状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种带有PWM调光的恒流控制系统，其特征在于，包括运放U1、单稳触发电路U2、反相器U3、与门U4、误差放大器U5，史密斯特比较器U6；所述运放U1的同相输入端接入电阻R1与发光二极管D正极的公共端，所述运放U1的反相输入端接入电阻R2与MOS管源极的公共端，所述运放U1的输出端接入MOS管的栅极，MOS管的漏极接入史密斯特比较器U6的反相输入端和电阻R3并接地，电阻R1与电阻R2共同连接输入电压端并连接二极管D1的负极，史密斯特比较器U6的同相输入端分别经开关S3接基准电压VREF，并经开关S2接入误差放大器U5的输出端，误差放大器U5的反向输入端串联电阻R4、史密斯特比较器U6的反相输入端与电阻R3公共端的开关S4，所述运放U1将电阻R1两端的电压差采样并放大经由电阻R3输出，误差放大器U5将电阻R3上的电流检测信号与基准电压VREF进行比较并生成误差放大信号，单稳触发电路U2输出信号用来控制史密斯特比较器U6的正输入端的信号选择，在t1时间段单稳触发电路U2输出为高电平此时史密斯特比较器U6的正端接VREF，系统工作于开环状态，即电流检测信号与固定的参考电压相比较生成系统的占空比控制信号控制功率管的开关；在t2时间段单稳触发电路U2输出为低电平此时U6的正端接误差放大器EA的输出端，即电流检测信号与运算放大器输出相关的信号相比较生成系统的占空比控制信号控制功率管的开关，系统工作于闭环状态；在PWM信号为低电平时即t3时刻，PWM信号使得开关S1断开，系统无开关动作。
2.根据权利要求1所述带有PWM调光的恒流控制系统，其特征在于，所述史密斯特比较器U6的输出端接入与门U4的输入端；二极管D1的正极经开关S1接入地；与门U4的输出端控制开关S1的导通与关断。
3.根据权利要求1所述带有PWM调光的恒流控制系统，其特征在于，所述误差放大器U5的反向输入端与电阻R4的连线和开关S2与误差放大器U5输出端的连线之间并联电容C1，发光二极管D负极和二极管D1的正极与开关S1的公共端连线之间连接电感L1。
4.一种带有PWM调光的恒流控制方法，其特征在于，在PWM调光信号为高电平的第一时间段，恒流系统工作在开环状态，即电流检测信号与固定的参考电压相比较生成系统的占空比控制信号控制功率管的开关；在PWM调光信号为高电平的第二时间段，恒流系统工作在闭环状态，即电流检测信号与运算放大器输出相关的信号相比较生成系统的占空比控制信号控制功率管的开关；在PWM信号为低电平时功率管处于关断状态。
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