CN112888104B - Led驱动电路及其驱动控制器和控制方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种LED驱动电路及其驱动控制器和控制方法。LED驱动控制器包括：过零指示电路，进行电感电流过零检测，提供过零指示信号；峰值比较电路，根据表征流经功率管的电流的采样电压与第一参考电压的比较结果生成峰值指示信号；以及驱动控制电路，根据过零指示信号和峰值指示信号控制功率管的导通和关断，其中，过零指示电路检测电感电流生成过零检测信号，并提供预测使能信号，将过零检测信号在预测使能信号为第一状态的情况下提供的脉冲作为干扰脉冲进行滤除以生成过零指示信号。本公开提供的LED驱动电路及其驱动控制器和控制方法可以省略整流桥输出端的滤波电容，且可以排除过零检测信号中的干扰脉冲，避免在临界导通模式出现电感电流连续的问题。

Description

LED驱动电路及其驱动控制器和控制方法
技术领域
本文涉及开关电源技术，尤其涉及LED驱动电路、LED驱动控制器以及LED驱动电路的控制方法。
背景技术
在开关电源系统中，电容作为整流桥后的滤波器件，一般都不可或缺。
图1示出一种传统的LED驱动电路的结构示意图。如图1所示，该LED驱动电路为一种非隔离的降压结构，包括：整流桥BD0、输入电容Cin、功率管M0、驱动控制器100、电感L0、采样电阻Rcs、输出电容C0以及续流二极管D0。
其中，整流桥BD0接收交流输入信号AC_IN，对交流输入信号AC_IN进行整流，整流桥BD0的正输出端与输入电容Cin的第一端相连并提供输入电压VIN，负输出端与输入电容Cin的第二端相连并接地。LED驱动电路的第一输出端和第二输出端之间提供输出电压Vout以向连接在第一输出端和第二输出端之间的一个或多个LED供电，输出电容C0连接在LED驱动电路的第一输出端和第二输出端之间，且第一输出端与续流二极管D0的阴极连接、第二输出端经电感L0连接至续流二极管D0的阳极。
功率管M0的漏极与续流二极管D0的阳极相连；功率管M0的源极经采样电阻Rcs接地。驱动控制器100根据采样电阻Rcs两端的采样电压Vcs(表征流经功率管M0的电流值)控制功率管M0的导通和关断。
图2是图1示出的传统LED驱动电路在电感电流临界导通模式下提供的各信号的波形示意图。驱动控制器100可以工作在电感电流临界导通模式(Boundary ConductionMode,BCM)，使得LED驱动电路的第一输出端和第二输出端之间可以提供恒定的电流其中Vcs_ref代表驱动控制器100内部设置的恒流基准电压。驱动控制器100基于电感电流过零检测和电流峰值检测控制功率管M0的开启和关断，其中，驱动控制器100在检测到电感电流过零时开启功率管M0，并在检测到电感电流的峰值达到恒流基准电压Vcs_ref时关断功率管M0。在过零检测中，驱动控制器100一般通过检测栅极的控制端电压来判断电感电流是否过零，即当电感电流为零时，功率管M0漏极(提供漏极信号Vdrain)处的LC振荡通过功率管M0的栅漏寄生电容Cgd耦合到功率管M0的栅极，因此驱动控制器100内的过零检测模块通过检测栅极的控制端电压Vgate来实现电感电流IL的过零检测，并在检测到电感电流IL的过零时，控制功率管M0开启。驱动控制器100内的峰值比较器通过检测采样电压Vcs实现电感电流IL的峰值检测，在电感电流IL的峰值达到恒流基准电压Vcs_ref时，控制功率管M0关断。
在上述传统的LED驱动电路中，输入电容Cin是不可缺少的。其原因是，交流输入信号AC_IN经过整流桥BD0被整成半波信号，该半波信号需要通过输入电容Cin滤波形成电压变化幅度较小的、直流的输入电压VIN，滤除一些电压噪声和波动(比如电网波动)，才能让后续的驱动控制器等电路稳定工作。若去掉整流桥后的输入电容Cin，交流输入信号AC_IN的电源噪声和波动都会通过输入电压VIN加载到驱动控制器100的供电端HV和功率管M0的漏极上，容易造成驱动控制器误检测过零而让电感电流连续，图3示出了正常临界导通模式下的电感电流IL以及去掉输入电容Cin后的电感电流IL的波形变化示意图。可以看出，去掉输入电容Cin将会破坏LED驱动电路的恒流特性，造成LED灯闪，也容易让功率管M0因过流而损坏。
输入电容Cin直接对整流桥BD0后的输入电压VIN进行滤波，其需要高耐压、高容量，所以对于整个LED驱动电路而言，不仅体积大，而且成本也高。
因此，期待一种可以省去输入电容的LED驱动电路。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种LED驱动方案，以在省略整流桥输出端的滤波电容的情况下，避免在临界导通模式下出现电感电流连续的问题。
第一方面，本公开提供了一种LED驱动控制器，包括：过零指示电路，进行电感电流过零检测，提供过零指示信号；峰值比较电路，根据表征流经功率管的电流的采样电压与第一参考电压的比较结果生成峰值指示信号；以及驱动控制电路，根据所述过零指示信号和所述峰值指示信号控制所述功率管的导通和关断，其中，所述过零指示电路检测所述电感电流生成过零检测信号，并提供预测使能信号，将所述过零检测信号在所述预测使能信号为第一状态的情况下提供的脉冲作为干扰脉冲进行滤除以生成所述过零指示信号。
在一些实施例中，过零指示电路包括：过零检测单元，与电感耦接，对所述电感电流进行检测以产生所述过零检测信号；预测单元，提供所述预测使能信号；以及逻辑单元，用于根据所述过零检测信号和所述预测使能信号生成所述过零指示信号。
在一些实施例中，所述预测单元根据当前开关周期的关断时间获得第一检测电压，并根据所述第一检测电压与第一预设电压之间的比较结果提供所述预测使能信号。
在一些实施例中，所述预测单元根据所述电感电流获得第二检测电压，并根据所述第二检测电压与第二预设电压之间的比较结果提供所述预测使能信号。
在一些实施例中，所述预测单元包括：第一预测单元，用于在当前开关周期的关断时间小于/等于预测关断时间的情况下提供第一状态的第一预测信号，在所述第一预测信号为第一状态的情况下，所述预测使能信号为第一状态。
在一些实施例中，所述预测单元包括：第二预测单元，用于采集所述采样电压与第二参考电压在所述功率管的导通状态下的平均电压差，并根据所述平均电压差调节第二预测信号在每一开关周期内的第一状态持续时间，使得所述第二预测信号在每一开关周期内的第一状态持续时间随所述平均电压差的减小而减小，在所述第二预测信号为第一状态的情况下，所述预测使能信号为第一状态。
在一些实施例中，所述第二参考电压等于所述第一参考电压与设定参数的乘积。
在一些实施例中，所述设定参数大于0.5且小于/等于1。
在一些实施例中，所述预测关断时间等于参考关断时间与比例系数的乘积，所述参考关断时间为当前开关周期的前一个开关周期的关断时间、前多个开关周期的关断时间的平均值/最大值/最小值、或预设的标准时间中之一。
在一些实施例中，所述比例系数大于0且小于1。
在一些实施例中，所述第一预测单元包括：采样单元，用于检测当前开关周期的关断时间；参考单元，用于根据前一个开关周期的关断时间或前多个开关周期的关断时间的平均值/最大值/最小值获得所述参考关断时间，并根据所述比例系数对所述参考关断时间进行运算，以获得当前开关周期的预测关断时间；以及第一比较器，将当前开关周期的关断时间与所述预测关断时间进行比较，以生成所述第一预测信号。
在一些实施例中，所述采样单元包括：第一电容；第一开关，在所述功率管的关断状态下导通；第二开关，在所述功率管的每一开关周期内的关断阶段之前导通一定时间以使所述第一电容复位；电流源，经所述第一开关与第一中间节点连接，所述第二开关和所述第一电容并联连接在所述第一中间节点和地之间，所述第一中间节点在所述功率管的关断阶段提供所述第一检测电压以表征当前开关周期的关断时间。所述参考单元包括：第二电容，连接在第二中间节点与地之间；第三开关，连接在所述第一中间节点与所述第二中间节点之间，并在所述功率管的导通状态下导通以使所述第二中间节点获得表征前一开关周期的关断时间的所述第一预设电压；第四开关，与所述第二电容并联连接，并在所述功率管的每一开关周期内的导通阶段之前导通一定时间以使所述第二电容复位，所述第一比较器的负输入端与所述第一中间节点连接，正输入端与所述第二中间节点连接，所述第一比较器的输出端提供所述第一预测信号。
在一些实施例中，第二电容的电容值与所述第一电容、所述第二电容的电容值之和的比值等于所述比例系数。
在一些实施例中，所述第二预测单元包括：误差放大电路，接收所述采样电压与所述第二参考电压，提供表征所述采样电压与所述第二参考电压在所述功率管的导通状态下的平均电压差的误差放大电压，所述误差放大电压作为第二检测电压；斜波发生器，提供斜波信号，作为第二预设电压；以及第二比较器，根据所述第二检测电压与所述第二预设电压的比较结果生成所述第二预测信号。
在一些实施例中，所述误差放大电路包括：第五开关、第三电容，所述第五开关在所述功率管的导通状态下导通；误差放大器，其正输入端接收所述采样电压，其负输入端接收所述第二参考电压，所述第二比较器的正输入端经所述第五开关与所述误差放大器的输出端连接，并与所述第三电容的第一端连接以接收所述第二检测电压，所述第三电容的第二端接地，所述第二比较器的负输入端接收所述第二预设电压，所述第二比较器的输出端提供所述第二预测信号。
在一些实施例中，所述过零检测单元与所述功率管的控制端连接以与所述电感耦接，以便于根据所述功率管的控制端电压获得所述过零检测信号。
在一些实施例中，所述过零检测单元还提供防抖使能信号，并在每一开关周期的窗口时间内提供有效状态的所述防抖使能信号，所述窗口时间具有预设时长并起始于该开关周期内首次检测到所述电感电流过零的时刻，所述过零指示电路还包括：防抖单元，用于在所述窗口时间内检测所述过零检测信号提供的脉冲数量，并在所述脉冲数量小于预设值的情况下判定所述过零检测信号在所述窗口时间内的脉冲为所述干扰脉冲，所述预设值大于等于1。
在一些实施例中，所述预测使能信号在低电平时为第一状态，所述逻辑单元根据所述过零检测信号和所述预测使能信号的逻辑算结果获得所述过零指示信号。
在一些实施例中，所述功率管和所述LED驱动控制器集成于同一芯片内。
第二方面，本公开提供了一种LED驱动电路，包括：整流桥，接收交流输入信号，对交流输入信号进行整流以产生输入电压；功率转换电路，对所述输入电压进行转换产生输出电压；以及LED驱动控制器，包括：过零指示电路，对流经功率转换电路的电感电流进行过零检测以提供过零指示信号；峰值比较电路，根据表征流经所述功率转换电路的功率管的电流的采样电压与第一参考电压的比较结果生成峰值指示信号；以及驱动控制电路，根据所述过零指示信号和所述峰值指示信号控制所述功率管的导通和关断，所述过零指示电路检测所述电感电流生成过零检测信号，并提供预测使能信号，将所述过零检测信号在所述预测使能信号为第一状态的情况下提供的脉冲作为干扰脉冲进行滤除以生成所述过零指示信号。
在一些实施例中，所述功率转换电路工作于临界导通模式。
在一些实施例中，所述整流桥的正输出端提供所述输入电压，且所述整流桥的正输出端与负输出端之间没有滤波电容。
在一些实施例中，所述功率转换电路包括所述功率管、续流二极管、输出电容、采样电阻以及用于提供所述电感电流的电感，所述续流二极管的阴极与所述整流桥的正输出端连接、阳极与所述功率管的第一端连接，所述功率管的第二端经所述采样电阻与所述整流桥的负输出端连接并接地，所述电感连接在所述续流二极管的阳极与所述输出电容的一端之间，所述输出电容的另一端与所述续流二极管的阴极连接。
在一些实施例中，所述功率转换电路为BUCK型功率电路、BOOST型功率电路和BUCK-BOOST型功率电路中的任一种。
在一些实施例中，所述过零指示电路包括：过零检测单元，与电感耦接，对所述电感电流进行检测以产生所述过零检测信号；预测单元，提供所述预测使能信号；以及逻辑单元，用于根据所述过零检测信号和所述预测使能信号生成所述过零指示信号。
在一些实施例中，所述预测单元根据当前开关周期的关断时间获得第一检测电压，并根据所述第一检测电压与第一预设电压之间的比较结果提供所述预测使能信号。
在一些实施例中，所述预测单元根据所述电感电流获得第二检测电压，并根据所述第二检测电压与第二预设电压之间的比较结果提供所述预测使能信号。
在一些实施例中，所述预测单元包括：第一预测单元，用于在当前开关周期的关断时间小于/等于预测关断时间的情况下提供第一状态的第一预测信号，在所述第一预测信号为第一状态的情况下，所述预测使能信号为第一状态。
在一些实施例中，所述预测单元包括：第二预测单元，用于采集所述采样电压与第二参考电压在所述功率管的导通状态下的平均电压差，并根据所述平均电压差调节第二预测信号在每一开关周期内的第一状态持续时间，使得所述第二预测信号在每一开关周期内的第一状态持续时间随所述平均电压差的减小而减小，在所述第二预测信号为第一状态的情况下，所述预测使能信号为第一状态。
在一些实施例中，所述第二参考电压等于所述第一参考电压与设定参数的乘积。
在一些实施例中，所述设定参数大于0.5且小于/等于1。
在一些实施例中，所述预测关断时间等于参考关断时间与比例系数的乘积，所述参考关断时间为当前开关周期的前一个开关周期的关断时间、前多个开关周期的关断时间的平均值/最大值/最小值、或预设的标准时间中之一。
在一些实施例中，所述比例系数大于0且小于1。
在一些实施例中，所述第一预测单元包括：采样单元，用于检测当前开关周期的关断时间；参考单元，用于根据前一个开关周期的关断时间或前多个开关周期的关断时间的平均值/最大值/最小值获得所述参考关断时间，并根据所述比例系数对所述参考关断时间进行运算，以获得当前开关周期的预测关断时间；以及第一比较器，将当前开关周期的关断时间与所述预测关断时间进行比较，以生成所述第一预测信号。
在一些实施例中，所述采样单元包括：第一电容；第一开关，在所述功率管的关断状态下导通；第二开关，在所述功率管的每一开关周期内的关断阶段之前导通一定时间以使所述第一电容复位；电流源，经所述第一开关与第一中间节点连接，所述第二开关和所述第一电容并联连接在所述第一中间节点和地之间，所述第一中间节点在所述功率管的关断阶段提供所述第一检测电压以表征当前开关周期的关断时间。所述参考单元包括：第二电容，连接在第二中间节点与地之间；第三开关，连接在所述第一中间节点与所述第二中间节点之间，并在所述功率管的导通状态下导通以使所述第二中间节点获得表征前一开关周期的关断时间的所述第一预设电压；第四开关，与所述第二电容并联连接，并在所述功率管的每一开关周期内的导通阶段之前导通一定时间以使所述第二电容复位，所述第一比较器的负输入端与所述第一中间节点连接，正输入端与所述第二中间节点连接，所述第一比较器的输出端提供所述第一预测信号。
在一些实施例中，第二电容的电容值与所述第一电容、所述第二电容的电容值之和的比值等于所述比例系数。
在一些实施例中，所述第二预测单元包括：误差放大电路，接收所述采样电压与所述第二参考电压，提供表征所述采样电压与所述第二参考电压在所述功率管的导通状态下的平均电压差的误差放大电压，所述误差放大电压作为第二检测电压；斜波发生器，提供斜波信号，作为第二预设电压；以及第二比较器，根据所述第二检测电压与所述第二预设电压的比较结果生成所述第二预测信号。
在一些实施例中，所述误差放大电路包括：第五开关、第三电容，所述第五开关在所述功率管的导通状态下导通；误差放大器，其正输入端接收所述采样电压，其负输入端接收所述第二参考电压，所述第二比较器的正输入端经所述第五开关与所述误差放大器的输出端连接，并与所述第三电容的第一端连接以接收所述第二检测电压，所述第三电容的第二端接地，所述第二比较器的负输入端接收所述第二预设电压，所述第二比较器的输出端提供所述第二预测信号。
在一些实施例中，所述过零检测单元与所述功率管的控制端连接以与所述电感耦接，以便于根据所述功率管的控制端电压获得所述过零检测信号。
在一些实施例中，所述过零检测单元还根据提供防抖使能信号，并在每一开关周期的窗口时间内提供有效状态的所述防抖使能信号，所述窗口时间具有预设时长并起始于该开关周期内首次检测到所述电感电流过零的时刻。所述过零指示电路还包括：防抖单元，用于在所述窗口时间内检测所述过零检测信号提供的脉冲数量，并在所述脉冲数量小于预设值的情况下判定所述过零检测信号在所述窗口时间内的脉冲为所述干扰脉冲，所述预设值大于等于1。
在一些实施例中，所述预测使能信号在低电平时为第一状态，所述逻辑单元根据所述过零检测信号和所述预测使能信号的逻辑运算结果获得所述过零指示信号。
在一些实施例中，所述功率管和所述LED驱动控制器集成于同一芯片内。
第三方面，本公开还提供了一种LED驱动控制方法，包括：进行电感电流过零检测以获得过零指示信号；根据流经功率管的电流的采样电压与第一参考电压的比较结果生成峰值指示信号；以及根据所述过零指示信号和所述峰值指示信号控制所述功率管的导通和关断。其中，进行电感电流过零检测以获得过零指示信号的步骤包括：检测所述电感电流以生成过零检测信号；提供预测使能信号；以及将所述过零检测信号在所述预测使能信号为第一状态的情况下提供的脉冲作为干扰脉冲滤除以生成所述过零指示信号。
在一些实施例中，将所述过零检测信号在所述预测使能信号为第一状态的情况下提供的脉冲作为干扰脉冲滤除以生成所述过零指示信号的步骤包括：根据所述过零检测信号和所述预测使能信号的逻辑运算结果生成所述过零指示信号。
在一些实施例中，提供所述预测使能信号的步骤包括：根据当前开关周期的关断时间获得第一检测电压；根据所述第一检测电压与第一预设电压之间的比较结果提供所述预测使能信号。
在一些实施例中，提供所述预测使能信号的步骤包括：根据所述电感电流获得第二检测电压；根据所述第二检测电压与第二预设电压之间的比较结果提供所述预测使能信号。
在一些实施例中，提供所述预测使能信号的步骤包括：在当前开关周期的关断时间小于/等于预测关断时间的情况下提供第一状态的第一预测信号；以及在所述第一预测信号为第一状态的情况下，提供第一状态的所述预测使能信号。
在一些实施例中，提供所述预测使能信号的步骤包括：采集所述采样电压与第二参考电压在所述功率管的导通状态下的平均电压差；提供第二预测信号，并根据所述平均电压差调节所述第二预测信号在每一开关周期内的第一状态持续时间，使得所述第二预测信号在每一开关周期内的第一状态持续时间随所述平均电压差的减小而减小；以及在所述第二预测信号为第一状态的情况下，提供第一状态的所述预测使能信号。
在一些实施例中，所述第二参考电压等于所述第一参考电压与设定参数的乘积。
在一些实施例中，所述设定参数大于0.5且小于/等于1。
在一些实施例中，所述预测关断时间等于参考关断时间与比例系数的乘积，所述参考关断时间为当前开关周期的前一个开关周期的关断时间、前多个开关周期的关断时间的平均值/最大值/最小值、或预设的标准时间中之一。
在一些实施例中，所述比例系数大于0且小于1。
在一些实施例中，在当前开关周期的关断时间小于/等于预测关断时间的情况下提供第一状态的所述第一预测信号的步骤包括：检测当前开关周期的关断时间；根据前一个开关周期的关断时间或前多个开关周期的关断时间的平均值/最大值/最小值获得所述参考关断时间；根据所述比例系数对所述参考关断时间进行运算，以获得当前开关周期的预测关断时间；以及将当前开关周期的关断时间与所述预测关断时间进行比较，以生成所述第一预测信号。
在一些实施例中，提供所述第二预测信号，并根据所述平均电压差调节所述第二预测信号在每一开关周期内的第一状态持续时间的步骤包括：接收所述采样电压与所述第二参考电压，提供表征所述采样电压与所述第二参考电压在所述功率管的导通状态下的平均电压差的误差放大电压，所述误差放大电压作为第二检测电压；提供斜波信号，作为第二预设电压；以及根据所述第二检测电压与所述第二预设电压的比较结果生成所述第二预测信号。
在一些实施例中，还包括：提供防抖使能信号，并在每一开关周期的窗口时间内提供有效状态的所述防抖使能信号，所述窗口时间具有预设时长并起始于该开关周期内首次检测到所述电感电流过零的时刻，在所述窗口时间内检测所述过零检测信号提供的脉冲数量；在所述脉冲数量小于预设值的情况下判定所述过零检测信号在所述窗口时间内的脉冲为所述干扰脉冲，所述预设值大于等于1。
第四方面，本公开还提供了一种LED驱动电路的控制方法。所述LED驱动电路包括：整流桥，接收交流输入信号，对交流输入信号进行整流以产生输入电压；以及功率转换电路，对所述输入电压进行转换产生输出电压。所述控制方法包括：根据表征流经所述功率转换电路的功率管的电流的采样电压与第一参考电压的比较结果生成峰值指示信号；对流经功率转换电路的电感电流进行过零检测以生成过零检测信号；提供预测使能信号，并将所述过零检测信号在所述预测使能信号为第一状态的情况下提供的脉冲作为干扰脉冲进行滤除以生成过零指示信号；以及根据所述过零指示信号和所述峰值指示信号控制所述功率管的导通和关断，以使所述功率转换电路工作于临界导通模式。其中，所述整流桥的正输出端提供所述输入电压，且所述整流桥的正输出端与负输出端之间没有滤波电容。
本公开提供的LED驱动电路及其驱动控制器和控制方法可以省略整流桥输出端的滤波电容，且可以排除过零检测信号中的干扰脉冲，防止因去除整流桥的滤波电容导致的电感电流过零误判，避免在临界导通模式出现电感电流连续的问题，从而在保证原有LED恒流特性的基础上，可以实现省去整流桥的滤波电容的设计，有利于降低LED驱动电路的体积和成本。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1示出一种传统的LED驱动电路的结构示意图；
图2是图1示出的传统LED驱动电路在电感电流临界导通模式下提供的各信号的波形示意图；
图3示出了传统方案中电感电流临界导通模式下正常的电感电流以及去掉输入电容后的电感电流的波形变化示意图；
图4示出本公开第一实施例的LED驱动电路的结构示意图；
图5a示出本公开第一实施例中过零指示电路的结构示意图；
图5b示出本公开第一实施例中过零指示电路的又一示例性的结构示意图；
图6示出本公开第二实施例的过零指示电路的结构示意图；
图7示出了本公开实施例的第一预测单元的示意性框图；
图8示出了本公开实施例的第一预测单元的一种结构示意图；
图9示出本公开第三实施例的过零指示电路的结构示意图；
图10示出本公开实施例的第二预测单元的示意性框图；
图11示出本公开实施例第二预测单元中斜波信号的时序波形示意图；
图12示出本公开实施例的第二预测单元的一种结构示意图；
图13示出本公开第四实施例的过零指示电路的一种结构示意图；
图14示出本公开第五实施例的过零指示电路的一种结构示意图；
图15示出本公开第六实施例的过零指示电路的一种结构示意图；
图16示出本公开第七实施例的过零指示电路的一种结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
如无特殊说明，本公开所述的“关断时间”、“导通时间”、“开关周期”均表示相应阶段及其对应时间长度。
本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
本发明提供的一种无需在整流桥的输出端接入滤波电容的LED驱动电路及其驱动控制器，该LED驱动电路和驱动控制器可以与电感耦接，对电感电流进行检测，以生成过零检测信号，并提供预测使能信号，以便于将过零检测信号在所述预测使能信号为第一状态(无效)的情况下提供的脉冲作为干扰脉冲进行滤除以生成过零指示信号，防止电感电流过零误判，使得LED驱动电路工作于临界导通模式，本申请以检测功率转换电路中功率管的控制端电压为例进行介绍。
本公开实施例适用于各种类型的功率转换电路，包括但不限于：BUCK型功率转换电路、BOOST型功率转换电路和BUCK-BOOST型功率转换电路中的任一种。下面主要以BUCK型功率转换电路为例进行说明。
图4示出本公开第一实施例的LED驱动电路的结构示意图。
如图4所示，LED驱动电路2000包括：整流桥BD0、开关管M0、驱动控制器200、电感L0、采样电阻Rcs、输出电容C0、续流二极管D0。相比于图1示出的传统技术方案，图4示出的LED驱动电路可以省去连接在整流桥BD0的正负输出端之间的输入电容Cin，即整流桥BD0的正输出端(作为供电节点)与地之间未设置滤波电容，输入电压VIN随时间的变化波形为交流输入信号AC_IN的半波整流波形。
其中，整流桥BD0的输入端接收交流输入信号AC_IN，正输出端提供输入电压VIN，负输出端接地。LED驱动电路2000的第一输出端和第二输出端之间提供输出电压Vout以向连接在第一输出端和第二输出端之间的一个或多个LED供电，输出电容C0连接在LED驱动电路2000的第一输出端和第二输出端之间，且第一输出端与续流二极管D0的阴极连接、第二输出端经电感L0连接至续流二极管D0的阳极。
功率管M0的第一端与续流二极管D0的阳极连接，第二端经由采样电阻Rcs连接至地，从而功率管M0与采样电阻Rcs的连接节点提供采样电压Vcs，该采样电压Vcs表征流经功率管M0的电流。
电感L0在功率管M0被关断的情况下向LED驱动电路2000的输出端供电，整流桥BD0、功率管M0以及电感L0在功率管M0被导通的情况下形成回路以便于向LED驱动电路2000的输出端供电。
驱动控制器200可以包括:供电电路210、过零指示电路220、峰值比较电路230、恒流控制电路240以及驱动电路250。其中，恒流控制电路240和驱动电路250可以作为驱动控制电路，用于根据过零指示电路220提供的过零指示信号和峰值比较电路230提供的峰值指示信号控制功率管M0的导通和关断。
供电电路210接收整流桥BD0提供的输入电压VIN，并根据输入电压VIN提供一个或多个驱动控制器200内部的供电电压，以作为驱动控制器200中各电路的电源电压。
峰值比较电路230用于将采样电压Vcs与参考电压Vref1进行比较，并根据比较结果提供峰值指示信号P0。作为示例，峰值比较电路230的负输入端与功率管M0的第二端相连以接收采样电压Vcs(表征流经功率管M0的电流)，正输入端接收参考电压Vref1，输出端提供峰值指示信号P0，从而：在功率管M0导通的情况下，峰值比较电路230在采样电压Vcs大于/等于参考电压Vref1时控制峰值指示信号提供下降沿，该下降沿用于指示电感电流IL已达到峰值；而在采样电压Vcs小于参考电压Vref1的情况下，峰值比较电路230提供高电平的峰值指示信号，用于指示电感电流IL未达到峰值。本公开实施例不限于此，峰值比较电路230可以采用其他结构或连接方式以通过控制峰值指示信号的状态来指示电感电流已达到或未达到峰值。
过零指示电路220可以根据功率管M0的控制端电压Vgate或其它表征电感电流变化的信号来判断电感电流IL是否过零。在功率管M0关断的情况下，由于功率管M0的控制端电压经功率管M0的寄生电容Cgd与电感L0耦合，因此功率管M0的控制端电压变化反映了电感L0与功率管M0的连接节点处的电压变化，使得过零指示电路220可以根据功率管M0的控制端电压检测电感电流IL是否过零，并根据检测结果提供相应的过零指示信号ZCD。
恒流控制电路240与过零指示电路220、峰值比较电路230分别相连，并根据过零指示信号ZCD和峰值指示信号P0提供恒流控制信号Q0，驱动电路250根据所述恒流控制信号Q0控制功率管M0的导通与关断。作为示例，在过零指示信号ZCD表征电感电流IL为零(或过零)的情况下，恒流控制信号Q0控制功率管M0开启；在峰值指示信号P0表征电感电流IL为峰值(或达到峰值)的情况下，恒流控制信号Q0控制功率管M0关断，从而实现在电感电流临界导通模式下对功率管M0进行控制。
如前面描述，在传统技术方案中，在没有用于对输入电压进行滤波的输入电容的情况下，电网电压抖动、噪声等干扰信号都会从整流桥BD提供输入电压VIN的正输出端加载到功率管M0的第一端，因此输入电压VIN上的振荡很可能导致过零指示电路根据功率管M0的控制端电压错误地判断出电感电流过零，使得功率管M0在电感电流还没有为零时就误被开启，导致电感电流连续，即电感电流的值持续处于高于零的水平。
与传统技术方案不同的是，本实施例的开关电源控制器200中，过零指示电路220具有防电流连续的控制功能，用于解决因误判断电感电流过零而导致电感电流连续的问题。
图5a示出本公开第一实施例中过零指示电路的结构示意图。
在本实施例中，过零指示电路220包括过零检测单元221、预测单元2234和逻辑单元225。
其中，过零检测单元221与图4所示的电感L0耦接以获得过零检测信号Z0。例如，过零检测单元221可以经功率管M0的栅漏寄生电容与电感L0耦接，因此可以根据功率管M0的控制端电压Vgate提供过零检测信号Z0，预测单元2234用于根据当前开关周期的关断时间和/或电感电流IL的平均值获得检测电压，并根据检测电压与预设电压之间的比较结果提供预测使能信号ZCD_EN，逻辑单元225根据预测使能信号ZCD_EN和过零检测信号Z0产生过零指示信号ZCD，在预测使能信号ZCD_EN为第一状态(无效)的情况下，例如为低电平，逻辑单元225将过零检测信号Z0提供的脉冲判定为干扰脉冲，并将该干扰脉冲从过零检测信号Z0中滤除以生成过零指示信号ZCD,从而在系统缺少输入电容的情况下防止电感电流过零误判。
例如，预测单元2234可以根据当前开关周期的关断时间获得第一检测电压，并根据第一检测电压与第一预设电压之间的比较结果提供所述预测使能信号ZCD_EN。
又例如，预测单元2234可以根据电感电流IL获得第二检测电压，并根据第二检测电压与第二预设电压之间的比较结果提供预测使能信号ZCD_EN。
再例如，预测单元2234可以根据当前开关周期的关断时间获得第一检测电压，并根据电感电流IL获得第二检测电压，从而可以基于第一检测电压与第一预设电压之间的比较结果、以及第二检测电压与第二预设电压之间的比较结果提供预测使能信号ZCD_EN。
图5b示出本公开第一实施例中过零指示电路的又一示例性的结构示意图。
如图5b所示，作为一种可选的实施例，过零指示电路220还可以包括防抖单元222，防抖单元222连接在过零检测单元221和逻辑单元225之间。防抖单元222用于对过零检测信号Z0进行处理以输出防抖处理后的防抖输出信号Z1，逻辑单元225可以进一步将防抖输出信号Z1在预测使能信号ZCD_EN无效时提供的脉冲判定为干扰脉冲，并将该干扰脉冲从防抖输出信号Z1中滤除以生成过零指示信号ZCD，从而在系统缺少输入电容的情况下进一步防止电感电流过零误判。
作为示例，过零检测单元221可以比较控制端电压Vgate与过零阈值电压，并根据比较结果提供过零检测信号Z0，过零检测信号Z0的脉冲表征控制端电压Vgate达到功率管M0的控制端在电感电流过零情况下具有的电压值。
作为示例，过零检测单元221还可以提供防抖使能信号en0，并且在每一开关周期的窗口时间内该防抖使能信号en0为有效状态，该窗口时间可以具有预设时长并起始于该开关周期内首次检测到电感电流过零的时刻。防抖单元222可以在各窗口时间内检测过零检测信号Z0提供的脉冲数量，在脉冲数量小于预设值的情况下判定过零检测信号Z0在窗口时间内的脉冲为干扰脉冲。其中，预设值大于1，防抖使能信号en0可以在过零检测单元221第一次检测到控制端电压Vgate出现过零振荡时(或在过零检测信号Z0的脉冲/边沿的触发下)开始提供有效电平，且防抖使能信号en0的有效电平时长等于窗口时间。
例如，防抖单元222在窗口时间内检测过零检测信号Z0是否多次指示电感电流的过零，若在窗口时间中检测到过零检测信号Z0表征功率管M0的控制端电压Vgate出现了2次或更多次的过零振荡，则说明电感电流IL可能实际出现了过零；若在窗口时间中检测到过零检测信号Z0表征功率管M0的控制端电压Vgate仅出现了1次过零振荡，则说明该震荡导致过零检测信号Z0生成了干扰脉冲。
作为替代的实施例，过零指示电路220可以包括用于产生上述防抖使能信号en0的使能单元，该使能单元可以根据控制端电压Vgate、过零检测信号Z0和/或其它能够表征控制端电压Vgate变化的信号生成使能信号en0。
由于防抖单元222的存在，输入电压VIN在正常工作期间出现的随机干扰毛刺就难以导致电感电流过零的误判，有效地降低了误触发驱动开启而使电感电流连续的概率。
图6示出本公开第二实施例的过零指示电路的结构示意图。该过零指示电路可以应用于图4示出的LED驱动电路2000中，图4示出的预测单元2234可以包括本实施例的第一预测单元223和非门。
其中，过零检测单元221与上述各实施例相同或相似，用于根据功率管M0的控制端电压Vgate提供过零检测信号Z0；第一预测单元223用于在当前开关周期的关断时间小于/等于预测关断时间的情况下提供第一状态的第一预测信号EN_A；非门用于提供第一预测信号EN_A的反相信号，该反相信号可以作为预测使能信号ZCD_EN，从而在第一预测信号EN_A为第一状态的阶段内，过零检测信号Z0提供的脉冲可以被判定为干扰脉冲，即，在第一预测信号EN_A为第一状态的情况下，预测使能信号ZCD_EN无效，例如为低电平。
例如，第一预测单元223可以根据控制端电压Vgate获得预测关断时间(该预测关断时间可以根据前面一个开关周期的关断时间或者前面多个开关周期的关断时间的平均值/最大值/最小值获得)，并根据预测关断时间预测当前开关周期的关断时间Toff_n是否满足临界导通模式的要求，从而将过零检测限制在允许的时间范围内，避免在允许的时间范围外触发过零开启功率管M0而导致电感电流连续。
由图3所示可知，当LED驱动电路出现电感电流连续时，各开关周期的关断时间Toff会相应地小于电感电流临界导通模式下各开关周期的关断时间。第一预测单元223在工作时会比较当前开关周期的关断时间Toff_n与预测关断时间，其中，预测关断时间可以是根据上一个或多个开关周期的关断时间预测出的参考关断时间Toff_b与比例系数K的乘积K*Toff_b，在Toff_n<K*Toff_b时(K为小于1且大于0的实数，为了防止电路本身正常工作时开关周期的关断时间可能会减小，但一般正常情况下开关周期的关断时间的减小幅度较小，该减小幅度通常小于电感电流连续时关断时间的减小幅度)，第一预测单元233输出的第一预测信号EN_A为第一状态(例如为高电平)，用于禁止过零指示信号ZCD触发功率管M0的开启；只有当Toff_n≥K*Toff_b时，第一预测单元233输出的第一预测信号EN_A为第二状态(例如为低电平)，用于允许过零指示信号ZCD触发功率管M0的开启。这样，通过对当前开关周期的关断时间进行预测，可以将过零开通限制在允许的时间范围内，有效地避免了过零误触发。其中K是电路内部设置的比例系数，可以根据实际应用调节参数大小。
逻辑单元225用于根据过零检测信号Z0与预测使能信号ZCD_EN提供过零指示信号ZCD。作为示例，逻辑单元225例如包括与非门，用于根据过零检测信号Z0与预测使能信号ZCD_EN的相与运算结果生成过零指示信号ZCD，使得过零检测信号Z0在预测使能信号ZCD_EN无效情况下的干扰脉冲被滤除。
图7示出了本公开实施例的第一预测单元的示意性框图。
为实现本公开各实施例的第一预测单元的功能，如图7所示，第一预测单元233可以包括采样单元21、与采样单元21连接的参考单元22以及比较器U30。
其中，采样单元21用于采样保持当前开关周期的关断时间Toff_n，并在每个开关周期将采样获得的关断时间Toff_n提供给参考单元22，使得参考单元22可以根据前一个开关周期的关断时间或前多个开关周期的关断时间获得参考关断时间Toff_b。参考单元22进一步根据比例系数K对参考关断时间Toff_b进行运算，以生成当前开关周期的预测关断时间K*Toff_b。比较器U30对参考单元22和采样单元21的输出结果进行比较，以生成相应的第一预测信号EN_A。
作为示例，在每一开关周期内：采样单元21可以在功率管M0的关断阶段内利用电容积累电荷以获得表征当前开关周期的关断时间Toff_n的电压信号，并在功率管M0的导通阶段内对该电容进行放电以使电压信号在下一开关周期开始前被复位。由于采样单元21在每个开关周期中分阶段地工作，因此采样单元21对电容的充放电过程可以受控于驱动电路(例如图4所示的驱动电路250)向功率管M0的控制端提供的开关信号、恒流控制电路(例如图4所示的恒流控制电路240)提供的恒流控制信号Q0、功率管M0的控制端电压Vgate或其他与开关周期的关断时间/导通时间相关的信号。
作为示例，参考单元22可以与采样单元21的输出端相连，从而根据每一开关周期的关断时间获得当前开关周期的前一个开关周期的关断时间或前多个开关周期的关断时间的平均值/最大值/最小值，以作为参考关断时间Toff_b。
作为示例，参考单元22可以包括乘法器，用于将参考关断时间Toff_b与比例系数K的乘积提供至比较器U30，比较器U30可以将采样单元21采样获得的当前开关周期的关断时间Toff_n与该乘积K*Toff_b(即预测关断时间)进行比较，并将比较结果作为第一预测信号EN_A输出。
在一些实施例中，参考单元22可以针对每一开关周期提供相应的参考关断时间Toff_b并执行相应的运算，因此，参考单元22也可能受控于驱动电路(例如图4所示的驱动电路250)向功率管M0的控制端提供的开关信号、恒流控制电路(例如图4所示的恒流控制电路240)提供的恒流控制信号、功率管M0的控制端电压或其他与开关周期的关断时间/导通时间相关的信号。
图8示出了本公开实施例的第一预测单元的一种结构示意图。
作为示例，如图8所示，第一预测单元223包括比较器U30、开关K31至K34、电容C31和C32以及电流源A30。电流源A30依次经串联的开关K31和K32连接至地，开关K31和K32之间的节点为第一中间节点，电容C31与开关K32并联连接在第一中间节点和地之间，开关K34与电容C32并联连接在比较器U30的正输入端与地之间，开关K33连接在电容C31的非接地端与比较器U30的正输入端之间，开关K33与比较器U30的正输入端之间的节点为第二中间节点，比较器U30的负输入端与第一中间节点电连接，比较器U30的输出端提供第一预测信号EN_A。其中，电流源A30、开关K31和K32以及电容C31对应于图7示出的采样单元21，开关K33和K34以及电容C32对应于图7示出的参考单元22。
在第一预测单元223中，通过采样保持的方式，将关断时间转换成电容C31和C32上的电压，再进行比较判断。具体工作时，在开关周期的关断阶段开始后，控制开关K31打开，让电流源A30对电容C31充电，将关断时间信息转化成第一中间节点上的电压V1(作为第一检测电压)；接着在开关周期的导通阶段开始的时刻，开关K31关闭，开关K33开启，电容C31上的电压V1传递到电容C32上，形成第二中间节点上的电压V1_b(作为第一预设电压)，电容C31和C32形成电容分压，所以电压V1_b＝K*V1，其中比例系数K＝C2/(C1+C2)；随后在下一个开关周期的关断阶段的起始时刻，开关K31打开，电流源A30对电容C31充电，将关断时间信息转化成第一中间节点上的电压V1_n，此刻电压V1_n就代表着当前开关周期的关断时间Toff_n，电压V1_b代表着预测关断时间(即参考关断时间Toff_b与比例系数K的乘积)，将电压V1_n和电压V1_b通过比较器进行比较，就能判断出当前开关周期的关断时间Toff_n和预测关断时间之间的时间差异。电路中的开关K32在关断阶段开始之前打开一段较短时间以对电容C31进行清零，开关K34在导通阶段开始之前打开一段较短时间以对电容C32进行清零。
图9示出本公开第三实施例的过零指示电路的结构示意图。该过零指示电路可以应用于图4示出的LED驱动电路中，图4示出的预测单元2234可以包括本实施例的第二预测单元224和非门。
其中，过零检测单元221与上述各实施例相同或相似，可以根据功率管M0的控制端电压Vgate或其它表征电感电流变化的信号提供过零检测信号Z0；第二预测单元224用于计算采样电压Vcs与第二参考电压Vref2在导通阶段内的平均电压差，并根据平均电压差调节第二预测信号EN_B在每一开关周期内的第一状态持续时间，该第一状态持续时间随所述平均电压差的减小而减小；非门用于提供第二预测信号EN_B的反相信号，该反相信号可以作为预测使能信号ZCD_EN。过零检测信号Z0在第二预测信号EN_B的第一状态(例如为高电平)下提供的脉冲可以被判定为干扰脉冲，即，预测使能信号ZCD_EN在第二预测信号EN_B为第一状态的情况下无效，例如为低电平。
作为示例，第二预测单元224可以检测电感电流IL的平均值，让过零检测允许的时间范围和电感电流IL的平均值成反比，当电感电流连续时，电感电流IL的平均值变大，过零检测允许的时间范围相应变小以限制功率管M0的导通时间，第二预测单元224通过自动调节可以检测过零的时间点，避免系统一直处于连续状态。
逻辑单元225用于根据过零检测信号Z0与预测使能信号ZCD_EN提供过零指示信号ZCD。作为示例，逻辑单元225例如包括与非门，例如用于根据预测使能信号ZCD_EN与过零检测信号Z0的相与结果生成过零指示信号ZCD。
图10示出本公开实施例的第二预测单元的示意性框图。图11示出本公开实施例第二预测单元中斜波信号的时序波形示意图。
为实现本公开各实施例的第二预测单元的功能，如图10和11所示，第二预测单元224可以包括误差放大电路42、斜波发生器U41以及比较器U40。
其中，误差放大电路42用于根据采样电阻Rcs提供的采样电压Vcs与第二参考电压Vref2在导通阶段内的平均电压差生成误差放大电压Vcomp(可以作为第二检测电压)；斜波发生器U41提供如图11所示的斜波信号Vramp(可以作为第二预设电压)；比较器U40通过比较误差放大电压Vcomp与斜波信号Vramp可以获得第二预测信号EN_B。
参见图11，由于斜波信号Vramp在功率管M0的导通阶段内被复位、关断阶段内由复位电压逐渐上升，因此误差放大电压Vcomp的电压值变化将会影响第二预测信号EN_B的第一状态(即高电平)持续时间和第二状态(即低电平)持续时间，其中，第一状态持续时间随误差放大电压Vcomp的增大而增大、第二状态持续时间随误差放大电压Vcomp的增大而减小，过零检测信号Z0在该第二预测信号EN_B的第一状态下提供的脉冲可以被判定为干扰脉冲。
在一些实施例中，误差放大电路42在功率管M0的导通阶段内对采样电压Vcs与第二参考电压Vref2的平均电压差进行检测，斜波发生器U41在功率管M0的导通阶段复位、关断阶段提供逐渐增大的电压信号，因此，误差放大电路42和/或斜波发生器U41也可能受控于驱动电路(例如图4所示的驱动电路250)对功率管M0的控制端提供的开关信号、恒流控制电路(例如图4所示的恒流控制电路240)提供的恒流控制信号、功率管M0的控制端电压或其他与开关周期的关断时间/导通时间相关的信号。
下面结合第二预测单元的一种示例性结构进行描述。
图12示出本公开实施例的第二预测单元的一种结构示意图。
如图12所示，第二预测单元224可以包括误差放大器EA、比较器U40、开关K40、斜波发生器U41以及电容C40。其中，误差放大器EA、开关K40以及电容C40例如对应于图11示出的误差放大电路42。
误差放大器EA的正输入端接收采样电阻Rcs提供的采样电压Vcs，负输入端接收第二参考电压Vref2，该第二参考电压可以设置为Vref2＝Vref1*m，Vref1为图4示出的峰值比较电路230的参考电压，设定系数m可选为大于0.5且小于/等于1的实数。误差放大器EA的输出端经由开关K40与电容C40的第一端连接，电容C40的第二端接地。
比较器U40的正输入端接收电容C40的第一端提供的误差放大电压Vcomp，负输入端接收斜波发生器U41提供的斜波信号Vramp，比较器U40的输出端提供第二预测信号EN_B。其中，斜波发生器U41在每一开关周期的关断时间内提供电压值线性递增的斜波信号Vramp(参见图11)，并在每一开关周期的导通时间内将斜波信号Vramp的电压值复位为较低水平(例如参考地电位)。
在工作过程中，误差放大器EA将采样电压Vcs与第二参考电压Vref2进行比较，将两者的误差放大后生成误差放大电压Vcomp；当处于当前开关周期的关断时间内时，误差放大电压Vcomp与斜波信号Vramp的电压值进行比较生成第二预测信号EN_B，从而控制过零检测允许开通的时间：在第二预测信号EN_B为第一状态的情况下，禁止过零指示信号ZCD触发功率管M0的开启，这样就实现了过零检测允许的时间范围和电感电流IL的平均值成反比；而在第二预测信号EN_B为第二状态的情况下，可以允许过零指示信号ZCD触发功率管M0的开启。
由图4可知，采样电阻Rcs提供的采样电压Vcs可以表征电感电流IL的平均值的大小。例如，当LED驱动电路正常工作在临界导通模式时，第二参考电压Vref2与第一参考电压Vref1之比可以为设定系数m，而当电感电流连续后，电感电流平均值增大，导致采样电压Vcs的平均值会高于第二参考电压Vref2，相应地，误差放大电压Vcomp升高，第二预测信号EN_B的高电平时间变长，禁止驱动开启功率管M0的时间变长，也就是允许过零检测的时间范围变小了，这样就会在下面的开关周期增大关断时间，防止电感电流一直连续。在允许过零检测的时间范围内，若检测到过零，则驱动功率管M0的开启。若出现电感电流连续的开关周期越多，则对允许过零检测的时间范围越严格，即允许过零检测的时间越短。
图13示出本公开第四实施例的过零指示电路的一种结构示意图。该过零指示电路可以应用于图4示出的LED驱动电路2000中。在本实施例中，预测单元2234例如包括第一预测单元223、第二预测单元224以及或非门。其中，过零检测单元221、第一预测单元223以及第二预测单元224与上述各实施例相同或相似，在此不再赘述。预测单元2234中的或非门用于对第一预测信号EN_A和第二预测信号EN_B进行或非逻辑运算，以生成预测使能信号ZCD_EN。
逻辑单元225用于根据过零检测信号Z0和预测使能信号ZCD_EN提供过零指示信号ZCD。作为示例，逻辑单元225例如包括与非门，用于根据过零检测信号Z0与预测使能信号ZCD_EN的相与结果获得过零指示信号ZCD。
图14示出本公开第五实施例的过零指示电路的一种结构示意图。该过零指示电路可以应用于图4示出的LED驱动电路2000中。
在本实施例中，过零指示电路220包括过零检测单元221、防抖单元222、预测单元2234以及逻辑单元225。其中，预测单元2234包括第一预测单元223、第二预测单元224以及或非门。过零检测单元221、防抖单元222、第一预测单元223以及第二预测单元224与上述各实施例相同或相似，相同之处在此不再赘述。预测单元2234中的或非门用于对第一预测信号EN_A和第二预测信号EN_B进行或非逻辑运算，以生成预测使能信号ZCD_EN。
需要说明的是，过零检测单元221生成的过零检测信号Z0经防抖单元222处理形成防抖输出信号Z1。逻辑单元225根据防抖输出信号Z1以及预测使能信号ZCD_EN提供过零指示信号ZCD。作为示例，逻辑单元225例如包括与非门，用于根据防抖输出信号Z1与预测使能信号ZCD_EN的相与结果获得过零指示信号ZCD。
图15示出本公开第六实施例的过零指示电路的一种结构示意图。该过零指示电路可以应用于图4示出的LED驱动电路2000中。
在本实施例中，过零指示电路220包括过零检测单元221、防抖单元222、预测单元2234以及逻辑单元225。其中，预测单元2234包括第一预测单元223以及非门。过零检测单元221、防抖单元222以及第一预测单元223与上述各实施例相同或相似，相同之处在此不再赘述。预测单元2234中的非门用于提供第一预测信号EN_A的反相信号(作为预测使能信号ZCD_EN)。
需要说明的是，过零检测单元221生成的过零检测信号Z0经防抖单元222处理形成防抖输出信号Z1。逻辑单元225用于根据防抖输出信号Z1与预测使能信号ZCD_EN提供过零指示信号ZCD。作为示例，逻辑单元225例如包括与非门，与非门例如根据预测使能信号ZCD_EN与防抖输出信号Z1的相与结果生成过零指示信号ZCD。
图16示出本公开第七实施例的过零指示电路的一种结构示意图。该过零指示电路可以应用于图4示出的LED驱动电路2000中。
在本实施例中，过零指示电路220包括过零检测单元221、防抖单元222、预测单元2234以及逻辑单元225。其中，预测单元2234包括第二预测单元224以及非门。过零检测单元221、防抖单元222以及第二预测单元224与上述各实施例相同或相似，相同之处在此不再赘述。预测单元2234的非门用于提供第二预测信号EN_B的反相信号(作为预测使能信号ZCD_EN)。
需要说明的是，过零检测单元221生成的过零检测信号Z0经防抖单元222处理形成防抖输出信号Z1。逻辑单元225用于根据防抖输出信号Z1与预测使能信号ZCD_EN提供过零指示信号ZCD。作为示例，逻辑单元225例如包括与非门，与非门例如根据预测使能信号ZCD_EN与防抖输出信号Z1的相与结果生成过零指示信号ZCD。
综上所述，本公开提供的LED驱动电路及其驱动控制器和控制方法可以省略整流桥输出端的滤波电容，且可以排除过零检测信号中的干扰脉冲，防止因去除整流桥的滤波电容导致的电感电流过零误判，避免在临界导通模式出现电感电流连续的问题，从而在保证原有LED恒流特性的基础上，可以实现省去整流桥的滤波电容的设计，有利于降低LED驱动电路的体积和成本。
应当说明的是，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。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (56)

1.一种LED驱动控制器，其特征在于，所述LED驱动控制器包括：
过零指示电路，进行电感电流过零检测，提供过零指示信号；
峰值比较电路，根据表征流经功率管的电流的采样电压与第一参考电压的比较结果生成峰值指示信号；以及
驱动控制电路，根据所述过零指示信号和所述峰值指示信号控制所述功率管的导通和关断，
其中，所述过零指示电路检测所述电感电流生成过零检测信号，根据所述功率管的控制端电压和/或所述采样电压获得检测电压，并根据所述检测电压与预设电压之间的比较结果提供预测使能信号，将所述过零检测信号在所述预测使能信号为第一状态的情况下提供的脉冲作为干扰脉冲进行滤除以生成所述过零指示信号。
2.根据权利要求1所述的LED驱动控制器，其特征在于，所述过零指示电路包括：
过零检测单元，与电感耦接，对所述电感电流进行检测以产生所述过零检测信号；
预测单元，提供所述预测使能信号；以及
逻辑单元，用于根据所述过零检测信号和所述预测使能信号生成所述过零指示信号。
3.根据权利要求2所述的LED驱动控制器，其特征在于，所述预测单元根据当前开关周期的关断时间获得第一检测电压，并根据所述第一检测电压与第一预设电压之间的比较结果提供所述预测使能信号。
4.根据权利要求2所述的LED驱动控制器，其特征在于，所述预测单元根据所述电感电流获得第二检测电压，并根据所述第二检测电压与第二预设电压之间的比较结果提供所述预测使能信号。
5.根据权利要求3所述的LED驱动控制器，其特征在于，所述预测单元包括：
第一预测单元，用于在当前开关周期的关断时间小于/等于预测关断时间的情况下提供第一状态的第一预测信号，
在所述第一预测信号为第一状态的情况下，所述预测使能信号为第一状态。
6.根据权利要求3至5任一项所述的LED驱动控制器，其特征在于，所述预测单元包括：
第二预测单元，用于采集所述采样电压与第二参考电压在所述功率管的导通状态下的平均电压差，并根据所述平均电压差调节第二预测信号在每一开关周期内的第一状态持续时间，使得所述第二预测信号在每一开关周期内的第一状态持续时间随所述平均电压差的减小而减小，
在所述第二预测信号为第一状态的情况下，所述预测使能信号为第一状态。
7.根据权利要求6所述的LED驱动控制器，其特征在于，所述第二参考电压等于所述第一参考电压与设定参数的乘积。
8.根据权利要求7所述的LED驱动控制器，其特征在于，所述设定参数大于0.5且小于/等于1。
9.根据权利要求5所述的LED驱动控制器，其特征在于，所述预测关断时间等于参考关断时间与比例系数的乘积，所述参考关断时间为当前开关周期的前一个开关周期的关断时间、前多个开关周期的关断时间的平均值/最大值/最小值、或预设的标准时间中之一。
10.根据权利要求9所述的LED驱动控制器，其特征在于，所述比例系数大于0且小于1。
11.根据权利要求9所述的LED驱动控制器，其特征在于，所述第一预测单元包括：
采样单元，用于检测当前开关周期的关断时间；
参考单元，用于根据前一个开关周期的关断时间或前多个开关周期的关断时间的平均值/最大值/最小值获得所述参考关断时间，并根据所述比例系数对所述参考关断时间进行运算，以获得当前开关周期的预测关断时间；以及
第一比较器，将当前开关周期的关断时间与所述预测关断时间进行比较，以生成所述第一预测信号。
12.根据权利要求11所述的LED驱动控制器，其特征在于，
所述采样单元包括：
第一电容；
第一开关，在所述功率管的关断状态下导通；
第二开关，在所述功率管的每一开关周期内的关断阶段之前导通一定时间以使所述第一电容复位；
电流源，经所述第一开关与第一中间节点连接，所述第二开关和所述第一电容并联连接在所述第一中间节点和地之间，所述第一中间节点在所述功率管的关断阶段提供所述第一检测电压以表征当前开关周期的关断时间，
所述参考单元包括：
第二电容，连接在第二中间节点与地之间；
第三开关，连接在所述第一中间节点与所述第二中间节点之间，并在所述功率管的导通状态下导通以使所述第二中间节点获得表征前一开关周期的关断时间的所述第一预设电压；
第四开关，与所述第二电容并联连接，并在所述功率管的每一开关周期内的导通阶段之前导通一定时间以使所述第二电容复位，
所述第一比较器的负输入端与所述第一中间节点连接，正输入端与所述第二中间节点连接，所述第一比较器的输出端提供所述第一预测信号。
13.根据权利要求12所述的LED驱动控制器，其特征在于，第二电容的电容值与所述第一电容、所述第二电容的电容值之和的比值等于所述比例系数。
14.根据权利要求6所述的LED驱动控制器，其特征在于，所述第二预测单元包括：
误差放大电路，接收所述采样电压与所述第二参考电压，提供表征所述采样电压与所述第二参考电压在所述功率管的导通状态下的平均电压差的误差放大电压，所述误差放大电压作为第二检测电压；
斜波发生器，提供斜波信号，作为第二预设电压；以及
第二比较器，根据所述第二检测电压与所述第二预设电压的比较结果生成所述第二预测信号。
15.根据权利要求14所述的LED驱动控制器，其特征在于，所述误差放大电路包括：
第五开关、第三电容，所述第五开关在所述功率管的导通状态下导通；
误差放大器，其正输入端接收所述采样电压，其负输入端接收所述第二参考电压，
所述第二比较器的正输入端经所述第五开关与所述误差放大器的输出端连接，并与所述第三电容的第一端连接以接收所述第二检测电压，所述第三电容的第二端接地，所述第二比较器的负输入端接收所述第二预设电压，所述第二比较器的输出端提供所述第二预测信号。
16.根据权利要求2所述的LED驱动控制器，其特征在于，所述过零检测单元与所述功率管的控制端连接以与所述电感耦接，以便于根据所述功率管的控制端电压获得所述过零检测信号。
17.根据权利要求2所述的LED驱动控制器，其特征在于，所述过零检测单元还提供防抖使能信号，并在每一开关周期的窗口时间内提供有效状态的所述防抖使能信号，所述窗口时间具有预设时长并起始于该开关周期内首次检测到所述电感电流过零的时刻，
所述过零指示电路还包括：
防抖单元，用于在所述窗口时间内检测所述过零检测信号提供的脉冲数量，并在所述脉冲数量小于预设值的情况下判定所述过零检测信号在所述窗口时间内的脉冲为所述干扰脉冲，所述预设值大于等于1。
18.根据权利要求2所述的LED驱动控制器，其特征在于，所述预测使能信号在低电平时为第一状态，所述逻辑单元根据所述过零检测信号和所述预测使能信号的逻辑算结果获得所述过零指示信号。
19.根据权利要求1所述的LED驱动控制器，其特征在于，所述功率管和所述LED驱动控制器集成于同一芯片内。
20.一种LED驱动电路，其特征在于，包括：
整流桥，接收交流输入信号，对交流输入信号进行整流以产生输入电压；
功率转换电路，对所述输入电压进行转换产生输出电压；以及
LED驱动控制器，包括：
过零指示电路，对流经功率转换电路的电感电流进行过零检测以提供过零指示信号；
峰值比较电路，根据表征流经所述功率转换电路的功率管的电流的采样电压与第一参考电压的比较结果生成峰值指示信号；以及
驱动控制电路，根据所述过零指示信号和所述峰值指示信号控制所述功率管的导通和关断，
所述过零指示电路检测所述电感电流生成过零检测信号，根据所述功率管的控制端电压和/或所述采样电压获得检测电压，并根据所述检测电压与预设电压之间的比较结果提供预测使能信号，将所述过零检测信号在所述预测使能信号为第一状态的情况下提供的脉冲作为干扰脉冲进行滤除以生成所述过零指示信号。
21.根据权利要求20所述的LED驱动电路，其特征在于，所述功率转换电路工作于临界导通模式。
22.根据权利要求20所述的LED驱动电路，其特征在于，所述整流桥的正输出端提供所述输入电压，且所述整流桥的正输出端与负输出端之间没有滤波电容。
23.根据权利要求22所述的LED驱动电路，其特征在于，所述功率转换电路包括所述功率管、续流二极管、输出电容、采样电阻以及用于提供所述电感电流的电感，
所述续流二极管的阴极与所述整流桥的正输出端连接、阳极与所述功率管的第一端连接，所述功率管的第二端经所述采样电阻与所述整流桥的负输出端连接并接地，所述电感连接在所述续流二极管的阳极与所述输出电容的一端之间，所述输出电容的另一端与所述续流二极管的阴极连接。
24.根据权利要求20所述的LED驱动电路，其特征在于，所述功率转换电路为BUCK型功率电路、BOOST型功率电路和BUCK-BOOST型功率电路中的任一种。
25.根据权利要求20所述的LED驱动电路，其特征在于，所述过零指示电路包括：
过零检测单元，与电感耦接，对所述电感电流进行检测以产生所述过零检测信号；
预测单元，提供所述预测使能信号；以及
逻辑单元，用于根据所述过零检测信号和所述预测使能信号生成所述过零指示信号。
26.根据权利要求25所述的LED驱动电路，其特征在于，所述预测单元根据当前开关周期的关断时间获得第一检测电压，并根据所述第一检测电压与第一预设电压之间的比较结果提供所述预测使能信号。
27.根据权利要求25所述的LED驱动电路，其特征在于，所述预测单元根据所述电感电流获得第二检测电压，并根据所述第二检测电压与第二预设电压之间的比较结果提供所述预测使能信号。
28.根据权利要求26所述的LED驱动电路，其特征在于，所述预测单元包括：
第一预测单元，用于在当前开关周期的关断时间小于/等于预测关断时间的情况下提供第一状态的第一预测信号，
在所述第一预测信号为第一状态的情况下，所述预测使能信号为第一状态。
29.根据权利要求25至28任一项所述的LED驱动电路，其特征在于，所述预测单元包括：
第二预测单元，用于采集所述采样电压与第二参考电压在所述功率管的导通状态下的平均电压差，并根据所述平均电压差调节第二预测信号在每一开关周期内的第一状态持续时间，使得所述第二预测信号在每一开关周期内的第一状态持续时间随所述平均电压差的减小而减小，
在所述第二预测信号为第一状态的情况下，所述预测使能信号为第一状态。
30.根据权利要求29所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第二参考电压等于所述第一参考电压与设定参数的乘积。
31.根据权利要求30所述的LED驱动电路，其特征在于，所述设定参数大于0.5且小于/等于1。
32.根据权利要求28所述的LED驱动电路，其特征在于，所述预测关断时间等于参考关断时间与比例系数的乘积，所述参考关断时间为当前开关周期的前一个开关周期的关断时间、前多个开关周期的关断时间的平均值/最大值/最小值、或预设的标准时间中之一。
33.根据权利要求32所述的LED驱动电路，其特征在于，所述比例系数大于0且小于1。
34.根据权利要求32所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第一预测单元包括：
采样单元，用于检测当前开关周期的关断时间；
参考单元，用于根据前一个开关周期的关断时间或前多个开关周期的关断时间的平均值/最大值/最小值获得所述参考关断时间，并根据所述比例系数对所述参考关断时间进行运算，以获得当前开关周期的预测关断时间；以及
第一比较器，将当前开关周期的关断时间与所述预测关断时间进行比较，以生成所述第一预测信号。
35.根据权利要求34所述的LED驱动电路，其特征在于，
所述采样单元包括：
第一电容；
第一开关，在所述功率管的关断状态下导通；
第二开关，在所述功率管的每一开关周期内的关断阶段之前导通一定时间以使所述第一电容复位；
电流源，经所述第一开关与第一中间节点连接，所述第二开关和所述第一电容并联连接在所述第一中间节点和地之间，所述第一中间节点在所述功率管的关断阶段提供所述第一检测电压以表征当前开关周期的关断时间，
所述参考单元包括：
第二电容，连接在第二中间节点与地之间；
第三开关，连接在所述第一中间节点与所述第二中间节点之间，并在所述功率管的导通状态下导通以使所述第二中间节点获得表征前一开关周期的关断时间的所述第一预设电压；
第四开关，与所述第二电容并联连接，并在所述功率管的每一开关周期内的导通阶段之前导通一定时间以使所述第二电容复位，
所述第一比较器的负输入端与所述第一中间节点连接，正输入端与所述第二中间节点连接，所述第一比较器的输出端提供所述第一预测信号。
36.根据权利要求35所述的LED驱动电路，其特征在于，第二电容的电容值与所述第一电容、所述第二电容的电容值之和的比值等于所述比例系数。
37.根据权利要求29所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第二预测单元包括：
误差放大电路，接收所述采样电压与所述第二参考电压，提供表征所述采样电压与所述第二参考电压在所述功率管的导通状态下的平均电压差的误差放大电压，所述误差放大电压作为第二检测电压；
斜波发生器，提供斜波信号，作为第二预设电压；以及
第二比较器，根据所述第二检测电压与所述第二预设电压的比较结果生成所述第二预测信号。
38.根据权利要求37所述的LED驱动电路，其特征在于，所述误差放大电路包括：
第五开关、第三电容，所述第五开关在所述功率管的导通状态下导通；
误差放大器，其正输入端接收所述采样电压，其负输入端接收所述第二参考电压，
所述第二比较器的正输入端经所述第五开关与所述误差放大器的输出端连接，并与所述第三电容的第一端连接以接收所述第二检测电压，所述第三电容的第二端接地，所述第二比较器的负输入端接收所述第二预设电压，所述第二比较器的输出端提供所述第二预测信号。
39.根据权利要求25所述的LED驱动电路，其特征在于，所述过零检测单元与所述功率管的控制端连接以与所述电感耦接，以便于根据所述功率管的控制端电压获得所述过零检测信号。
40.根据权利要求25所述的LED驱动电路，其特征在于，所述过零检测单元还根据提供防抖使能信号，并在每一开关周期的窗口时间内提供有效状态的所述防抖使能信号，所述窗口时间具有预设时长并起始于该开关周期内首次检测到所述电感电流过零的时刻，
所述过零指示电路还包括：
防抖单元，用于在所述窗口时间内检测所述过零检测信号提供的脉冲数量，并在所述脉冲数量小于预设值的情况下判定所述过零检测信号在所述窗口时间内的脉冲为所述干扰脉冲，所述预设值大于等于1。
41.根据权利要求25所述的LED驱动电路，其特征在于，所述预测使能信号在低电平时为第一状态，所述逻辑单元根据所述过零检测信号和所述预测使能信号的逻辑运算结果获得所述过零指示信号。
42.根据权利要求21所述的LED驱动电路，其特征在于，所述功率管和所述LED驱动控制器集成于同一芯片内。
43.一种LED驱动控制方法，其特征在于，包括：
进行电感电流过零检测以获得过零指示信号；
根据流经功率管的电流的采样电压与第一参考电压的比较结果生成峰值指示信号；以及
根据所述过零指示信号和所述峰值指示信号控制所述功率管的导通和关断，
其中，进行电感电流过零检测以获得过零指示信号的步骤包括：
检测所述电感电流以生成过零检测信号；
根据所述功率管的控制端电压和/或所述采样电压获得检测电压，并根据所述检测电压与预设电压之间的比较结果提供预测使能信号；以及
将所述过零检测信号在所述预测使能信号为第一状态的情况下提供的脉冲作为干扰脉冲滤除以生成所述过零指示信号。
44.根据权利要求43所述的LED驱动控制方法，其特征在于，将所述过零检测信号在所述预测使能信号为第一状态的情况下提供的脉冲作为干扰脉冲滤除以生成所述过零指示信号的步骤包括：
根据所述过零检测信号和所述预测使能信号的逻辑运算结果生成所述过零指示信号。
45.根据权利要求44所述的LED驱动控制方法，其特征在于，提供所述预测使能信号的步骤包括：
根据当前开关周期的关断时间获得第一检测电压；
根据所述第一检测电压与第一预设电压之间的比较结果提供所述预测使能信号。
46.根据权利要求44所述的LED驱动控制方法，其特征在于，提供所述预测使能信号的步骤包括：
根据所述电感电流获得第二检测电压；
根据所述第二检测电压与第二预设电压之间的比较结果提供所述预测使能信号。
47.根据权利要求45所述的LED驱动控制方法，其特征在于，提供所述预测使能信号的步骤包括：
在当前开关周期的关断时间小于/等于预测关断时间的情况下提供第一状态的第一预测信号；以及
在所述第一预测信号为第一状态的情况下，提供第一状态的所述预测使能信号。
48.根据权利要求45-47任一项所述的LED驱动控制方法，其特征在于，提供所述预测使能信号的步骤包括：
采集所述采样电压与第二参考电压在所述功率管的导通状态下的平均电压差；
提供第二预测信号，并根据所述平均电压差调节所述第二预测信号在每一开关周期内的第一状态持续时间，使得所述第二预测信号在每一开关周期内的第一状态持续时间随所述平均电压差的减小而减小；以及
在所述第二预测信号为第一状态的情况下，提供第一状态的所述预测使能信号。
49.根据权利要求48所述的LED驱动控制方法，其特征在于，所述第二参考电压等于所述第一参考电压与设定参数的乘积。
50.根据权利要求49所述的LED驱动控制方法，其特征在于，所述设定参数大于0.5且小于/等于1。
51.根据权利要求47所述的LED驱动控制方法，其特征在于，所述预测关断时间等于参考关断时间与比例系数的乘积，所述参考关断时间为当前开关周期的前一个开关周期的关断时间、前多个开关周期的关断时间的平均值/最大值/最小值、或预设的标准时间中之一。
52.根据权利要求51所述的LED驱动控制方法，其特征在于，所述比例系数大于0且小于1。
53.根据权利要求51所述的LED驱动控制方法，其特征在于，在当前开关周期的关断时间小于/等于预测关断时间的情况下提供第一状态的所述第一预测信号的步骤包括：
检测当前开关周期的关断时间；
根据前一个开关周期的关断时间或前多个开关周期的关断时间的平均值/最大值/最小值获得所述参考关断时间；
根据所述比例系数对所述参考关断时间进行运算，以获得当前开关周期的预测关断时间；以及
将当前开关周期的关断时间与所述预测关断时间进行比较，以生成所述第一预测信号。
54.根据权利要求48所述的LED驱动控制方法，其特征在于，提供所述第二预测信号，并根据所述平均电压差调节所述第二预测信号在每一开关周期内的第一状态持续时间的步骤包括：
接收所述采样电压与所述第二参考电压，提供表征所述采样电压与所述第二参考电压在所述功率管的导通状态下的平均电压差的误差放大电压，所述误差放大电压作为第二检测电压；
提供斜波信号，作为第二预设电压；以及
根据所述第二检测电压与所述第二预设电压的比较结果生成所述第二预测信号。
55.根据权利要求44所述的LED驱动控制方法，其特征在于，还包括：
提供防抖使能信号，并在每一开关周期的窗口时间内提供有效状态的所述防抖使能信号，所述窗口时间具有预设时长并起始于该开关周期内首次检测到所述电感电流过零的时刻，
在所述窗口时间内检测所述过零检测信号提供的脉冲数量；
在所述脉冲数量小于预设值的情况下判定所述过零检测信号在所述窗口时间内的脉冲为所述干扰脉冲，所述预设值大于等于1。
56.一种LED驱动电路的控制方法，所述LED驱动电路包括：
整流桥，接收交流输入信号，对交流输入信号进行整流以产生输入电压；以及
功率转换电路，对所述输入电压进行转换产生输出电压，
其特征在于，所述控制方法包括：
根据表征流经所述功率转换电路的功率管的电流的采样电压与第一参考电压的比较结果生成峰值指示信号；
对流经功率转换电路的电感电流进行过零检测以生成过零检测信号；
根据所述功率管的控制端电压和/或所述采样电压获得检测电压，根据所述检测电压与预设电压之间的比较结果提供预测使能信号，并将所述过零检测信号在所述预测使能信号为第一状态的情况下提供的脉冲作为干扰脉冲进行滤除以生成过零指示信号；以及
根据所述过零指示信号和所述峰值指示信号控制所述功率管的导通和关断，以使所述功率转换电路工作于临界导通模式，
其中，所述整流桥的正输出端提供所述输入电压，且所述整流桥的正输出端与负输出端之间没有滤波电容。
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