CN113014074B - 恒流控制电路、恒流驱动电路和恒流控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了恒流控制电路、恒流驱动电路和恒流控制方法。恒流控制电路包括：跨导放大器、PWM信号产生电路以及逻辑和驱动电路，跨导放大器的正相输入端接收调光信号，反相输入端与输出等效电流计算电路连接以接收等效电压信号，用于对调光信号和等效电压信号进行误差放大以得到补偿信号。其中，本申请的恒流控制电路通过根据调节信号调节跨导放大器的跨导，使得跨导放大器的跨导与调光信号的占空比反向变化，从而使得调光信号的电压很低时环路响应速度不变，实现恒流驱动电路的快速启动。

Description

恒流控制电路、恒流驱动电路和恒流控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，更具体地，涉及一种恒流控制电路、恒流驱动电路和恒流控制方法。
背景技术
在LED用于照明时，采用恒流驱动电路调节亮度以满足用户的个性化需求或者根据环境需要调光。恒流驱动电路例如是传统的可控硅调光器或者脉宽调制(即Pulse WidthModulation，PWM)调光装置。可控硅调光器的工作原理是通过改变交流输入电压的导通角来调节输出电压和输出电流。PWM调光装置的导通损耗低、噪声小且工作稳定，并且可以减小电磁干扰(EMI)。由于可以减小EMI滤波电路的元件尺寸，基于PWM调光的恒流驱动电路的体积减小且调光性能优异，因此PWM调光在LED的照明领域中的应用越来越广泛。
参考图1，传统的反激型恒流驱动电路主要包括：恒流控制电路100、变压器T1、电阻R1、电容C1、功率开关管M1、整流二极管D1、采样电阻Rcs、续流二极管D2和输出电容C2。其中，变压器T1的原边绕组L1的同名端接收输入电压Vin，电容C1的第一端连接原边绕组L1的同名端，电容C1的第二端连接整流二极管D1的阴极，整流二极管D1的阳极连接原边绕组L1的异名端。电阻R1并联于电容C1的两端之间。变压器T1的副边绕组L2的异名端连接续流二极管D2的阳极，副边绕组L2的同名端接副边地。功率开关管M1的漏极连接原边绕组L1的异名端，功率开关管M1的栅极连接恒流控制电路100的输出端，采样电阻Rcs的第一端连接功率开关管M1的源极和恒流控制电路100的采样输入端CS，采样电阻Rcs的第二端接原边地。输出电容C2的第一端连接续流二极管D2的阴极，输出电容C2的第二端接副边地。
其中，恒流控制电路100包括：跨导放大器101、PWM信号产生电路102、逻辑控制电路103、驱动电路104、输出等效电流计算电路105和峰值电流采样电路106。峰值电流采样电路106用于在功率开关管M1导通时，采样流经功率开关管M1的峰值电流，获得采样电阻Rcs两端的表征流经功率开关管M1的电流的采样电压Vcs。输出等效电流计算电路105根据采样电阻Rcs上的采样电压Vcs的峰值计算出输出等效电流信号。跨导放大器101将输出等效电流与调光信号Vtrac进行误差放大后，输出误差放大信号到环路补偿端COMP。环路补偿端COMP可以外加补偿元件，例如通过电阻、电容串并联组成，由补偿信号Vcomp来控制环路。PWM信号产生电路102接收补偿信号Vcomp，根据补偿信号Vcomp产生PWM信号并输出至到逻辑控制电路103，PWM信号的占空比与补偿信号Vcomp相关。逻辑控制电路103根据PWM信号产生预驱动信号GT1，驱动电路104根据预驱动信号GT1产生驱动信号GT到功率开关管M1，控制主电路中的功率开关管M1的导通和关断状态，从而控制主电路的输出电流，以实现对所述LED负载进行调光。
现有的恒流驱动电路通过跨导放大器102将调光信号Vtrac和输出等效电流信号之间的电压差来调节补偿信号Vcomp，由于跨导放大器的跨导保持恒定，因此在相同幅度的补偿信号Vcomp的电压变化下，调光信号的电压越低，达到稳定的时间越长。而恒流驱动电路的调光深度是LED的工作亮度相对于完全点亮状态的亮度变化率，例如恒流驱动电路可以实现10％～100％的调光深度，当恒流驱动电路的调光深度很深时，调光信号的电压或占空比很低，此时跨导放大器两端的压差很小，跨导放大器的输出电流相应的也很小，导致环路响应速度变慢，因此现有的恒流驱动电路在调光深度很深时，从开机到达到稳定需要更长的时间，无法实现快速启动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种恒流控制电路、恒流驱动电路和恒流控制方法，解决现有的恒流驱动电路在调光深度很深时，从开机到达到稳定的时间过长，无法实现快速启动的问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种恒流控制电路，包括：跨导放大器，其第一输入端接收调光信号，第二输入端接收表征输出等效电流的等效电压信号，对所述调光信号和所述等效电压信号进行误差放大以得到补偿信号；PWM信号产生电路，与所述跨导放大器连接以接收所述补偿信号，并根据所述补偿信号产生PWM信号；逻辑和驱动电路，与所述PWM信号产生电路连接以接收所述PWM信号，并根据所述PWM信号产生驱动信号以控制功率开关管的导通和关断，其中，所述跨导放大器的跨导可以调节。
可选的，所述跨导放大器的跨导根据所述调光信号的变化而变化。
可选的，所述恒流控制电路还包括：峰值电流采样电路，所述峰值电流采样电路接收表征流经功率开关管的电流的电压采样信号；以及输出等效电流计算电路，根据所述电压采样信号计算所述输出等效电流，并输出表征该输出等效电流的所述等效电压信号。
可选的，所述调光信号为模拟调光信号，所述跨导放大器根据所述调光信号调节所述跨导放大器的跨导，使所述跨导放大器的跨导变化与所述调光信号的电压值的变化反向。
可选的，所述调光信号为PWM调光信号，所述跨导放大器根据所述调光信号调节所述跨导放大器的跨导，使所述跨导放大器的跨导变化与所述调光信号的占空比的变化反向。
可选的，所述恒流控制电路还包括：跨导调节电路，接收所述调光信号，用于根据所述调光信号生成跨导调节信号，所述跨导调节信号用于调节所述跨导放大器的跨导。
可选的，所述跨导放大器包括：偏置电路，提供偏置电流；差分输入级电路，接收所述调光信号和所述等效电压信号，与所述偏置电路连接，接收所述偏置电流，用于将所述调光信号和所述等效电压信号分别转换成相应的电流信号并通过输出端输出；以及电流传递电路，与所述差分输入级电路连接，接收所述差分输入级电路产生的与分别所述调光信号和所述等效电压信号相应的电流信号，获得分别与所述调光信号和所述等效电压信号相应的电流信号之间的差值电流，并传递至所述跨导放大器的输出端。
可选的，所述差分输入级电路包括串联连接的第一差分对管和第一电阻，以及串联连接的第二差分对管和第二电阻，所述第一差分对管的控制端接收所述调光信号，所述第二差分对管的控制端接收所述等效电压信号，所述第一电阻和所述第二电阻共同连接于所述偏置电路，接收所述偏置电流，其中，所述第一电阻和所述第二电阻为可调电阻，所述跨导调节信号通过改变所述第一电阻和所述第二电阻的电阻值以调节所述跨导放大器的跨导。
可选的，所述跨导调节电路包括压控振荡器，所述压控振荡器根据所述调光信号产生所述跨导调节信号。
可选的，所述电流传递电路包括：第一镜像电流源和第二镜像电流源，所述第一镜像电流源和所述第二镜像电流源的输入端分别与所述差分输入级电路的输出端连接；以及第三镜像电流源，所述第三镜像电流源的输入端与所述第二镜像电流源的输出端连接，输出端与所述第一镜像电流源的输出端连接，作为所述跨导放大器的输出端，输出所述差值电流，其中，所述跨导调节信号通过改变所述第一镜像电流源和所述第二镜像电流源的镜像电流比例以调节所述跨导放大器的跨导。
可选的，所述第一镜像电流源的电流比例等于所述第二镜像电流源的电流比例与所述第三镜像电流源的电流比例之积。
可选的，所述跨导调节信号包括多个控制信号，所述第一镜像电流源和所述第二镜像电流源都包括电流镜单元和多个镜像电流支路，每个所述控制信号用于选通对应的镜像电流支路。
可选的，每个镜像电流支路包括串联连接的辅助镜像管和可控开关，其中，每个所述控制信号用于控制对应镜像电流支路的可控开关的导通和关断。
可选的，所述跨导调节电路包括分别与所述多个镜像电流支路相应的多个比较器，每个所述比较器的反相输入端接收所述调光信号，每个所述比较器的正相输入端接收对应的参考电压，所述参考电压表征预设的调光亮度，每个所述比较器的输出端用于输出相应的所述控制信号。
可选的，所述跨导调节电路包括：第一比较器，将所述调光信号与反馈信号进行比较，以生成比较信号；第二比较器，用于将所述比较信号与第二基准电压进行比较，根据比较结果生成选择信号；选择模块，输入端接收所述比较信号、所述选择信号以及第一至第三基准电压，用于根据所述选择信号将第一基准电压和第三基准电压之一和所述比较信号提供至第三比较器的输入端；第三比较器，用于将所述比较信号与所述第一基准电压或所述第三基准电压进行比较，以生成脉冲信号；计数模块，用于基于所述选择信号对所述脉冲信号的脉冲进行计数，产生所述多个控制信号；以及反馈模块，用于根据所述多个控制信号反馈调节所述反馈信号。
可选的，所述第一基准电压大于所述第二基准电压，且所述第二基准电压大于所述第三基准电压。
可选的，所述选择信号为低电平时，所述选择模块将所述比较信号提供至所述第三比较器的同相输入端，将所述第一基准电压提供至所述第三比较器的反相输入端，所述选择信号为高电平时，所述选择模块将所述比较信号提供至所述第三比较器的反相输入端，将所述第三基准电压提供至所述第三比较器的同相输入端。
可选的，所述计数模块基于所述选择信号的电平状态对所述脉冲信号的脉冲执行加法计数或减法计数。
可选的，所述计数模块包括与所述多个镜像电流支路相应的多个触发器，其中，每个触发器的第一输入端用于接收所述脉冲信号，第二输入端用于接收所述选择信号，输出端用于输出对应的控制信号。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种恒流驱动电路，包括：主功率电路，用于将输入电压转换成输出电压；以及上述的恒流控制电路，所述恒流控制电路控制所述主功率电路将输入电压转换成输出电压。
可选的，所述主功率电路是Buck型电路、反激式电路、Buck-boost型电路、Boost型电路中的任意一种。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种恒流控制方法，包括：将调光信号和表征输出等效电流的等效电压信号提供至跨导放大器，对所述调光信号和所述等效电压信号进行误差放大以得到补偿信号；根据所述补偿信号产生PWM信号；根据所述PWM信号产生驱动信号以控制功率开关管的导通和关断，其中，根据所述调光信号调节所述跨导放大器自身的跨导，以使得所述跨导放大器的跨导随所述调光信号的变化而变化。
可选的，所述调光信号为模拟调光信号，所述跨导放大器的跨导变化与所述调光信号的电压值的变化反向。
可选的，所述调光信号为PWM调光信号，所述跨导放大器的跨导变化与所述调光信号的占空比的变化反向。
可选的，所述根据所述调光信号调节所述跨导放大器自身的跨导的步骤包括：根据所述调光信号生成跨导调节信号，并根据所述跨导调节信号调节所述跨导放大器的跨导。
可选的，所述将调光信号和表征输出等效电流的等效电压信号提供至跨导放大器，对所述调光信号和所述等效电压信号进行误差放大以得到补偿信号的步骤包括：将所述调光信号和所述等效电压信号分别转换成相应的电流信号；以及获得分别与所述调光信号和所述等效电压信号相应的电流信号之间的差值电流，并根据所述差值电流得到所述补偿信号。
可选的，所述根据所述调光信号生成跨导调节信号的步骤包括：将所述调光信号提供至压控振荡器，从而生成与所述调光信号同向变化的所述跨导调节信号。
可选的，所述根据所述跨导调节信号调节所述跨导放大器的跨导的步骤包括：在所述跨导放大器的差分输入级电路中设置第一电阻和第二电阻，并根据所述跨导调节信号调节所述第一电阻和第二电阻的电阻值来调节所述跨导放大器的跨导，所述差分输入级电路用于将所述调光信号和所述等效电压信号分别转换成相应的电流信号并输出。
可选的，所述跨导调节信号包括多个控制信号，所述根据所述调光信号生成所述跨导调节信号的步骤包括：将所述调光信号分别与多个参考电压进行比较，并根据比较结果生成多个控制信号。
可选的，所述跨导调节信号包括多个控制信号，所述根据所述调光信号生成跨导调节信号的步骤包括：所述调光信号与反馈信号进行比较，以生成比较信号；将所述比较信号与第二基准电压进行比较，根据比较结果生成选择信号；将所述比较信号与第一基准电压或第三基准电压进行比较，以生成脉冲信号；根据所述选择信号对所述脉冲信号的脉冲进行计数，产生多个控制信号，并根据所述多个控制信号调节所述反馈信号。
可选的，所述根据所述选择信号对所述脉冲信号的脉冲进行计数的步骤包括：在所述选择信号表征所述调光信号大于所述反馈信号的情况下对所述脉冲信号的脉冲进行加法计数，以及在所述选择信号表征所述调光信号小于所述反馈信号的情况下对所述脉冲信号的脉冲进行减法计数。
可选的，将所述比较信号与第一基准电压或第三基准电压进行比较以生成脉冲信号的步骤包括：在所述选择信号表征所述调光信号大于所述反馈信号的情况下，在所述比较信号增大至所述第一基准电压时生成一个高电平脉冲，以及在所述选择信号表征所述调光信号小于所述反馈信号的情况下，在所述比较信号减小至所述第三基准电压时生成一个高电平脉冲。
可选的，所述第一基准电压大于所述第二基准电压，且所述第二基准电压大于所述第三基准电压。
可选的，所述根据所述调光信号生成跨导调节信号的步骤还包括：在每次计数操作之后将所述比较信号置位为所述第二基准电压。
可选的，所述根据所述跨导调节信号调节所述跨导放大器的跨导包括：在所述跨导放大器的电流传递电路中的至少一个镜像电流源中设置电流镜单元以及与所述多个控制信号对应的多个镜像电流支路；根据所述多个控制信号选通对应的镜像电流支路以改变所述至少一个镜像电流源的镜像电流比例，从而调节所述跨导放大器的跨导。
本发明实施例的恒流控制电路、恒流驱动电路以及恒流控制方法具有以下有益效果。
恒流控制电路通过根据调节信号调节跨导放大器的跨导，使得跨导放大器的跨导跟随调光信号反向变化，即调光信号越小，跨导放大器的跨导越大，从而使得调光信号很低时环路响应速度不变，保证恒流驱动电路在调光深度很深时从开机到达到稳定需要更短的时间，实现恒流驱动电路的快速启动。
进一步的，本发明的恒流控制电路还包括跨导调节电路，跨导调节电路用于根据调光信号产生跨导调节信号，该跨导调节信号用于调节跨放大器的跨导。
进一步的，本发明的跨导放大器包括差分输入级电路和电流传递电路，差分输入级电路中的第一电阻和第二电阻为可调电阻，跨导调节电路通过压控振荡器实现，可根据调光信号产生同向变化的跨导调节信号，并采用该跨导调节信号调节第一电阻和第二电阻的阻值，从而实现跨导放大器的跨导的线性调节。
进一步的，本发明的跨导调节电路还可以通过比较结构实现，用于将调光信号与表征预设的调光占空比或预设的调光深度的多个参考电压进行比较，以生成多个控制信号，该多个控制信号通过控制跨导放大器中的电流传递电路的第一镜像电流源和第二镜像电流源的镜像电流比例来调节跨导放大器的跨导，继而实现跨导放大器的跨导的分段调节。
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示出根据现有技术的一种恒流驱动电路的示意性电路框图。
图2示出根据本发明第一实施例的一种恒流驱动电路的示意性电路框图。
图3示出根据本发明第一实施例的跨导放大器的示意性电路框图。
图4示出根据本发明第二实施例的一种恒流驱动电路的示意性电路框图。
图5示出根据本发明第二实施例的跨导放大器的示意性电路框图。
图6示出根据本发明第二实施例的一种跨导调节电路的示意性电路框图。
图7示出根据本发明第二实施例的另一种跨导调节电路的示意性电路框图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用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。此外，可能未示出某些公知的部分。
图2示出根据本发明第一实施例的一种恒流驱动电路的示意性电路框图。该LED驱动电路采用反激型拓扑，包括主功率电路和恒流控制电路200。其中，主功率电路包括：变压器T1、电阻R1、电容C1、功率开关管M1、整流二极管D1、采样电阻Rcs、续流二极管D2和输出电容C2。其中，变压器T1的原边绕组L1的同名端接收输入电压Vin，电容C1的第一端连接原边绕组L1的同名端，电容C1的第二端连接整流二极管D1的阴极，整流二极管D1的阳极连接原边绕组L1的异名端。电阻R1并联于电容C1的两端之间。变压器T1的副边绕组L2的异名端连接续流二极管D2的阳极，副边绕组L2的同名端接副边地。功率开关管M1的漏极连接原边绕组L1的异名端，功率开关管M1的栅极连接恒流控制电路200的输出端，采样电阻Rcs的第一端连接功率开关管M1的源极和恒流控制电路200的采样输入端，提供表征流经所述功率开关管M1的电流的电压采样信号Vcs，采样电阻Rcs的第二端接原边地。输出电容C2的第一端连接续流二极管D2的阴极，输出电容C2的第二端接副边地，负载并联连接在输出电容C2两端，输出电容C2的两端提供输出电压Vout，以向负载供电。该负载例如为LED负载。需要说明的是，本文中“接地”指的是连接至常规的地，而非浮地。
恒流控制电路200根据调光信号Vtrac和电压采样信号Vcs产生驱动信号GT，根据驱动信号GT控制功率开关管M1的导通和关断，从而控制输出电流，以对所述LED负载进行调光。
进一步而言，恒流控制电路200包括：跨导放大器201、PWM信号产生电路202、逻辑和驱动电路203、输出等效电流计算电路204、峰值电流采样电路205和跨导调节电路206。峰值电流采样电路205用于在功率开关管M1导通时，获得采样电阻Rcs两端的表征流经功率开关管M1的电流的电压采样信号Vcs。输出等效电流计算电路204根据采样电阻Rcs上的电压采样信号Vcs的峰值计算出输出等效电流，并输出表征该输出等效电流的等效电压信号V1。跨导放大器201的反相输入端连接输出等效电流计算电路204的输出端，正相输入端接收调光信号Vtrac，用于将等效电压信号V1与调光信号Vtrac的误差进行放大，以得到补偿信号Vcomp。PWM信号产生电路202的输入端连接跨导放大器201的输出端，根据跨导放大器201输出的补偿信号Vcomp产生PWM信号GT1，该PWM信号GT1的占空比由上述补偿信号Vcomp调节。逻辑和驱动电路203的输入端连接PWM信号产生电路202的输出端，PWM信号GT1经由该逻辑和驱动电路203处理后得到驱动信号GT，该驱动信号GT传输至功率开关管M1的控制端，以控制功率开关管M1的导通和关断，从而控制主功率电路的输出电流，以实现对所述LED负载进行调光。
其中，调光信号Vtrac为模拟调光信号或者PWM调光信号，例如通过脉宽调制(即Pulse Width Modulation，PWM)调光装置或0-10V调光器生成。
另外，恒流控制电路200还包括补偿端口COMP，该补偿端口COMP与跨导放大器201的输出端以及PWM信号产生电路202的输入端连接。该补偿端口COMP可以外接补偿元件，例如为电阻和电容串联或并联组成的电路结构，补偿端口COMP的信号为补偿信号Vcomp，由补偿信号Vcomp来控制电流环路的稳定。
跨导调节电路206用于接收所述调光信号Vtrac，并根据所述调光信号Vtrac产生跨导调节信号CLK，所述跨导调节信号CLK用于调节所述跨导放大器201的跨导值，使得跨导放大器201的跨导值与调光信号Vtrac的电压值或者占空比成反比。示例的，对于调光信号Vtrac为模拟调光信号的情形，调光信号Vtrac的电压值越小，跨导放大器201的跨导越大；对于调光信号Vtrac为PWM调光信号的情形，调光信号的占空比越小，跨导放大器201的跨导越大，从而使得调光信号输出电压很低时环路响应速度不变，保证恒流驱动电路在调光深度很深时从开机到达到稳定需要更短的时间，实现恒流驱动电路的快速启动。
图3示出根据本发明第一实施例的跨导放大器的示意性电路框图。如图3所示，本实施例的跨导放大器201包括差分输入级电路211、电流传递电路以及偏置电路。差分输入级电路211用于接收所述调光信号Vtrac和所述等效电压信号V1，并将两者分别转换成相应的电流信号。偏置电路用于提供偏置电流，电流传递电路与差分输入级电路211连接，用于获得差分输入级电路211输出的电流信号之间的差值电流，并将其传递至跨导放大器的输出端。
进一步而言，差分输入级电路211包括第一压流转换电路和第二压流转换电路。在本实施例中，第一压流转换电路包括第一差分输入对管N1以及与其串联的第一电阻R1，第二压流转换电路包括第二差分输入对管N2以及与其串联的第二电阻R2。差分输入级电路211经由偏置电路连接到原边地。示例的，该偏置电路通过晶体管N3实现，差分输入级电路211经由晶体管N3连接到原边地，晶体管N3的控制端接收偏置电压Vbias。其中，第一差分输入对管N1的控制端接收调光信号Vtrac，第一差分输入对管N1的第二端连接第一电阻R1的第一端，第二差分输入对管N2的控制端接收等效电压信号V1，第二差分输入对管N2的第二端连接第二电阻R2的第一端，第一电阻R1的第二端和第二电阻R2的第二端彼此连接，并与晶体管N3的第一端连接，晶体管N3的第二端接原边地。第一电阻R1和第二电阻R2的控制端分别接收调节信号其中，第一电阻R1和第二电阻R2为可调电阻，第一电阻R1和第二电阻R2用于增大输入线性范围，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值越大，线性范围越宽。可选的，第一差分输入对管N1和第二差分输入对管N2选自类型完全一致的晶体管，第一电阻R1和第二电阻R2选自类型、阻值等完全相同的电阻，第一差分输入对管N1、第二差分输入对管N2和晶体管N3可以是NMOS管、NPN三极管、PMOS管或PNP三极管，或者也可以是其他适当的晶体管。作为一个非限制性的例子，图3所示的实施例中第一差分输入对管N1、第二差分输入对管N2和晶体管N3为NMOS管。
在进一步的实施例中，偏置电路也可以采用电流源实现，本发明不以此为限制。
电流传递电路与所述差分输入级电路211连接，用于将差分输入级电路211输出的电流传递至跨导放大器201的输出端。本实施例中，电流传递电路包括多个镜像电流源，例如包括第一镜像电流源212、第二镜像电流源213和第三镜像电流源214。其中，第一镜像电流源212的输入端与第一压流转换电路的输出端连接，更具体而言，第一镜像电流源212的输入端连接第一差分输入对管N1的第一端。第二镜像电流源213的输入端与第二压流转换电路的输出端连接，更具体而言，第二镜像电流源213的输入端连接第二差分输入对管N2的第一端。第三镜像电流源214的输入端与第二镜像电流源213的输出端连接，第三镜像电流源214的输出端与第一镜像电流源212的输出端连接，作为跨导放大器201的输出端，输出补偿电流Icomp，经补偿端口COMP的补偿元件，产生补偿信号Vcomp。
作为一个非限制的例子，第一镜像电流源212包括镜像管P1和镜像管P2，镜像管P1和镜像管P2的第一端彼此连接，并与电源电压连接，镜像管P1和镜像管P2的控制端彼此连接，并与镜像管P1的第二端连接，镜像管P1的第二端作为第一镜像电流源212的输入端与第一差分输入对管N1的第一端连接，镜像管P2的第二端作为第一镜像电流源212的输出端。其中，镜像管P1和镜像管P2选自类型一致的晶体管，镜像管P1和镜像管P2可以是NMOS管、NPN三极管、PMOS管或PNP三极管，或者也可以是其他适当的晶体管。作为一个非限制性的例子，图3所示的实施例中镜像管P1和镜像管P2为PMOS管。进一步而言，镜像管P1和镜像管P2的尺寸比为1：k。
第二镜像电流源213包括镜像管P3和镜像管P4，镜像管P3和镜像管P4的第一端彼此连接，并与电源电压连接，镜像管P3和镜像管P4的控制端彼此连接，并与镜像管P3的第二端连接，镜像管P3的第二端作为第二镜像电流源213的输入端与第二差分输入对管N2的第一端连接，镜像管P4的第二端作为第二镜像电流源213的输出端。其中，镜像管P3和镜像管P4选自类型一致的晶体管，镜像管P3和镜像管P4可以是NMOS管、NPN三极管、PMOS管或PNP三极管，或者也可以是其他适当的晶体管。作为一个非限制性的例子，图3所示的实施例中镜像管P3和镜像管P4为PMOS管。进一步而言，镜像管P3和镜像管P4的尺寸比为1：k。
第三镜像电流源214包括镜像管N4和镜像管N5，镜像管N4的第一端作为第三镜像电流源214的输入端，与第二镜像电流源213的输出端连接，镜像管N5的第一端作为第三镜像电流源214的输出端与第一镜像电流源212的输出端连接，作为跨导放大器201的输出端，镜像管N4和镜像管N5的控制端彼此连接，并与镜像管N4的第一端连接，镜像管N4和镜像管N5的第二端都接原边地。其中，镜像管N4和镜像管N5选自类型一致的晶体管，镜像管N4和镜像管N5可以是NMOS管、NPN三极管、PMOS管或PNP三极管，或者也可以是其他适当的晶体管。作为一个非限制性的例子，图3所示的实施例中镜像管N4和镜像管N5为NMOS管。
在本实施例中，第一镜像电流源212的电流比例等于第二镜像电流源213的电流比例和第三镜像电流源214的电流比例的乘积。需要说明的是，电流传递电路中镜像电流源的数量不以本实施例为限制，本领域技术人员可以根据实际情况选择任意数量的镜像电流源，只要满足第一镜像电流源的电流比例等于其他镜像电流源的电流比例的乘积即可。
需要说明的是，上述各个镜像电流源212、213和214可以采用MOS管构成，也可以采用三极管构成，还可以使用放大器结构构成。
本实施例的跨导放大器201的跨导值可以通过以下公式获得：
Figure BDA0002952291460000131
其中，k表示第一镜像电流源212和第二镜像电流源213的镜像电流比例，即镜像管P2和镜像管P1或者镜像管P4和镜像管P3的尺寸比，gm1表示第一差分输入对管N1或第二差分输入对管N2的跨导。
由上式可知，影响跨导Gm的相关因素有：第一差分输入对管N1和第二差分输入对管N2的大小，第一电阻R1和第二电阻R2的大小，镜像管P1和镜像管P2的大小，镜像管P3和镜像管P4的大小，镜像管N4和镜像管N5的大小以及偏置电路的偏置电流。
进一步而言，本实施例的第一电阻R1和第二电阻R2的阻值可调，差分输入级电路211根据跨导调节信号CLK改变第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值来调节跨导放大器201的跨导值。第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值越小，跨导放大器201的跨导Gm越大。第一电阻R1和第二电阻R2可以采用现有技术中的任何适当结构来实现。
进一步而言，本实施例的跨导调节电路206通过压控振荡器实现，该压控振荡器可以采用现有技术中任何适当的结构来实现。优选的，该跨导调节信号CLK为与调光信号同向变化的压控信号，即若调光信号Vtrac为PWM调光信号，则调光信号Vtrac的占空比越小，跨导调节信号CLK控制第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值越小，跨导放大器的跨导Gm越大；若调光信号Vtrac为为模拟调光信号，则调光信号Vtrac的电压值越小，跨导调节信号CLK控制第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值越小，跨导放大器的跨导Gm越大，继而实现了线性调节跨导的目的。
图4示出根据本发明第二实施例的一种恒流驱动电路的示意性电路框图。该恒流驱动电路采用反激型拓扑，包括主功率电路和恒流控制电路300。其中，主功率电路包括：变压器T1、电阻R1、电容C1、功率开关管M1、整流二极管D1、采样电阻Rcs、续流二极管D2和输出电容C2。其中，变压器T1的原边绕组L1的同名端接收输入电压Vin，电容C1的第一端连接原边绕组L1的同名端，电容C1的第二端连接整流二极管D1的阴极，整流二极管D1的阳极连接原边绕组L1的异名端。电阻R1并联于电容C1的两端之间。变压器T1的副边绕组L2的异名端连接续流二极管D2的阳极，副边绕组L2的同名端接副边地。功率开关管M1的漏极连接原边绕组L1的异名端，功率开关管M1的栅极连接恒流控制电路300的输出端，采样电阻Rcs的第一端连接功率开关管M1的源极和恒流控制电路300的采样输入端，采样电阻Rcs的第二端接原边地。输出电容C2的第一端连接续流二极管D2的阴极，输出电容C2的第二端接副边地，负载并联连接在输出电容C2两端，输出电容C2的两端提供输出电压Vout，以向负载供电。该负载例如为LED负载。需要说明的是，本文中“接地”指的是连接至常规的地，而非浮地。
恒流控制电路300根据调光信号Vtrac和电压采样信号Vcs产生驱动信号GT，根据驱动信号GT控制功率开关管M1的导通和关断，从而控制输出电流，以对所述LED负载进行调光。
进一步而言，恒流控制电路300包括：跨导放大器301、PWM信号产生电路302、逻辑和驱动电路303、输出等效电流计算电路304、峰值电流采样电路305和跨导调节电路306。峰值电流采样电路305用于在功率开关管M1导通时，获得采样电阻Rcs两端的表征流经功率开关管M1的电流的电压采样信号Vcs。输出等效电流计算电路304根据采样电阻Rcs上的电压采样信号Vcs的峰值计算出输出等效电流，并输出表征该输出等效电流的等效电压信号V1。跨导放大器301的反相输入端连接输出等效电流计算电路304的输出端，正相输入端接收调光信号Vtrac，用于将等效电压信号V1与调光信号Vtrac的误差进行放大后，以得到补偿信号Vcomp。PWM信号产生电路302的输入端连接跨导放大器301的输出端，根据跨导放大器301输出的补偿信号Vcomp产生PWM信号GT1，该PWM信号GT1的占空比由上述补偿信号Vcomp调节。逻辑和驱动电路303的输入端连接PWM信号产生电路302的输出端，PWM信号GT1经由该逻辑和驱动电路303处理后得到驱动信号GT，该驱动信号GT传输至功率开关管M1的控制端，以控制功率开关管M1的导通和关断，从而控制主功率电路的输出电流，以实现对所述LED负载进行调光。
其中，调光信号Vtrac为模拟调光信号或者PWM调光信号，例如通过脉宽调制(即Pulse Width Modulation，PWM)调光装置或0-10V调光器生成。
另外，恒流控制电路300还包括补偿端口COMP，该补偿端口COMP与跨导放大器301的输出端以及PWM信号产生电路302的输入端连接。该补偿端口COMP可以外接补偿元件，例如通过电阻和电容串联或并联组成的电路结构，补偿端口COMP的信号为补偿信号Vcomp，由补偿信号Vcomp来控制电流环路的稳定。
跨导调节电路306用于接收所述调光信号Vtrac，并根据所述调光信号Vtrac产生跨导调节信号，所述跨导调节信号用于调节所述跨导放大器301的跨导，使得跨导放大器301的跨导与调光信号Vtrac的电压值或者占空比成反比。示例的，对于调光信号Vtrac为模拟调光信号的情形，调光信号的电压值越小，跨导放大器301的跨导越大；对于调光信号Vtrac为PWM调光信号的情形，调光信号的占空比越小，跨导放大器201的跨导越大，从而使得调光信号的电压很低时环路响应速度不变，保证恒流驱动电路在调光深度很深时从开机到达到稳定需要更短的时间，实现恒流驱动电路的快速启动。
图5示出根据本发明第二实施例的跨导放大器的示意性电路框图。如图5所示，本实施例的跨导放大器301包括：差分输入级电路311和电流传递电路以及偏置电路。差分输入级电路311用于接收所述调光信号Vtrac和所述等效电压信号V1，并将两者分别转换成相应的电流信号，偏置电路用于提供偏置电流。电流传递电路与差分输入级电路311连接，用于获得差分输入级电路311输出的电流信号之间的差值电流，并将其传递至跨导放大器的输出端。
进一步而言，差分输入级电路311包括第一压流转换电路和第二压流转换电路。在本实施例中，第一压流转换电路包括第一差分输入对管N1以及与其串联的第一电阻R1，第二压流转换电路包括第二差分输入对管N2以及与其串联的第二电阻R2。差分输入级电路311经由偏置电路连接到原边地。示例的，该偏置电路通过晶体管N3实现，差分输入级电路311经由晶体管N3连接到原边地，晶体管N3的控制端接收偏置电压Vbias。其中，第一差分输入对管N1的控制端连接调光信号Vtrac，第一差分输入对管N1的第二端连接第一电阻R1的第一端，第二差分输入对管N2的控制端接收等效电压信号V1，第二差分输入对管N2的第二端连接第二电阻R2的第一端，第一电阻R1的第二端和第二电阻R2的第二端彼此连接，并与晶体管N3的第一端连接，晶体管N3的第二端接原边地。其中，第一电阻R1和第二电阻R2用于增大输入线性范围，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值越大，线性范围越宽。可选的，第一差分输入对管N1和第二差分输入对管N2选自类型完全一致的晶体管，第一电阻R1和第二电阻R2选自类型、阻值等完全相同的电阻，第一差分输入对管N1、第二差分输入对管N2和晶体管N3可以是NMOS管、NPN三极管、PMOS管或PNP三极管，或者也可以是其他适当的晶体管。作为一个非限制性的例子，图3所示的实施例中第一差分输入对管N1、第二差分输入对管N2和晶体管N3为NMOS晶体管。
在进一步的实施例中，偏置电路也可以采用电流源实现，本发明不以此为限制。
需要说明的是，本实施例的差分输入级电路311的主要功能是将调光信号Vtrac和等效电压信号转换成电流，因此，可以使用任何适当形式的用于将电压转换成电流的结构来代替差分输入级电路311。
电流传递电路与所述差分输入级电路311连接，用于将差分输入级电路311输出的电流传递至跨导放大器301的输出端。本实施例中，电流传递电路包括第一镜像电流源312、第二镜像电流源313和第三镜像电流源314。其中，第一镜像电流源312的输入端与第一压流转换电路的输出端连接，更具体而言，第一镜像电流源312的输入端连接第一差分输入对管N1的第一端。第二镜像电流源313的输入端与第二压流转换电路的输出端连接，更具体而言，第二镜像电流源313的输入端连接第二差分输入对管N2的第一端。第三镜像电流源314的输入端与第二镜像电流源313的输出端连接，第三镜像电流源314的输出端与第一镜像电流源312的输出端连接，作为跨导放大器301的输出端，输出补偿电流Icomp，经补偿端口COMP的补偿元件，产生补偿信号Vcomp。。
进一步而言，所述跨导调节信号CK通过改变所述第一镜像电流源312和第二镜像电流源313的镜像电流比例以调节所述跨导放大器301的跨导。
作为一个非限制的例子，第一镜像电流源312包括第一电流镜单元和多个镜像电流支路。所述电流镜单元包括镜像管P1和镜像管P2，镜像管P1和镜像管P2的第一端彼此连接，并与电源电压连接，镜像管P1和镜像管P2的控制端彼此连接，并与镜像管P1的第二端连接，镜像管P1的第二端作为第一镜像电流源312的输入端与第一差分输入对管N1的第一端连接，镜像管P2的第二端作为第一镜像电流源312的输出端。所述多个镜像电流支路并联连接于镜像管P2的第一端和第二端之间，每个镜像电流支路包括串联连接的辅助镜像管和可控开关。示例的，本实施例的第一镜像电流源312包括辅助镜像管P11-P1N和可控开关K11-K1N，N为大于等于1的整数，辅助镜像管P11和可控开关K11串联连接，辅助镜像管P12和可控开关K12串联连接，……，依次类推，辅助镜像管P11-P1N的控制端共同连接于镜像管P1和镜像管P2的控制端。跨导调节信号CK通过控制多个镜像电流支路的可控开关的导通和关断来改变第一镜像电流源312的镜像电流比例。其中，镜像管P1、镜像管P2和辅助镜像管P11-P1N选自类型完全一致的晶体管，镜像管P1、镜像管P2和辅助镜像管P11-P1N可以是NMOS管、NPN三极管、PMOS管或PNP三极管，或者也可以是其他适当的晶体管。作为一个非限制性的例子，图5所示的实施例中镜像管P1、镜像管P2和辅助镜像管P11-P1N为PMOS管。
第二镜像电流源313包括第二电流镜单元和多个镜像电流支路。所述第二电流镜单元包括镜像管P3和镜像管P4，镜像管P3和镜像管P4的第一端彼此连接，并与电源电压连接，镜像管P3和镜像管P4的控制端彼此连接，并与镜像管P3的第二端连接，镜像管P3的第二端作为第二镜像电流源313的输入端与第二差分输入对管N2的第一端连接，镜像管P4的第二端作为第二镜像电流源313的输出端。所述多个镜像电流支路并联连接于镜像管P4的第一端和第二端之间，同样的，每个镜像电流支路包括串联连接的辅助镜像管和可控开关。示例的，本实施例的第二镜像电流源313包括辅助镜像管P21-P2N和可控开关K21-K2N，N为大于等于1的整数，辅助镜像管P21和可控开关K21串联连接，辅助镜像管P22和可控开关K22串联连接，……，依次类推，辅助镜像管P21-P2N的控制端共同连接于镜像管P3和镜像管P4的控制端。跨导调节信号CK通过控制多个镜像电流支路的可控开关的导通和关断来改变第二镜像电流源313的镜像电流比例。其中，镜像管P3、镜像管P4以及辅助镜像管P21-P2N选自类型完全一致的晶体管，镜像管P3、镜像管P4和辅助镜像管P21-P2N可以是NMOS管、NPN三极管、PMOS管或PNP三极管，或者也可以是其他适当的晶体管。作为一个非限制性的例子，图3所示的实施例中镜像管P3、镜像管P4和辅助镜像管P21-P2N为PMOS管。
需要说明的是，第一镜像电流源312和第二镜像电流源313中的辅助镜像管的数量可以相同，也可以不同。
第三镜像电流源314包括镜像管N4和镜像管N5，镜像管N4的第一端作为第三镜像电流源314的输入端与第二镜像电流源313的输出端连接，镜像管N5的第一端作为第三镜像电流源314的输出端与第一镜像电流源312的输出端连接，作为跨导放大器301的输出端，镜像管N4和镜像管N5的控制端彼此连接，并与镜像管N4的第一端连接，镜像管N4和镜像管N5的第二端都接原边地。其中，镜像管N4和镜像管N5选自类型完全一致的晶体管，镜像管N4和镜像管N5可以是NMOS管、NPN三极管、PMOS管或PNP三极管，或者也可以是其他适当的晶体管。作为一个非限制性的例子，图3所示的实施例中镜像管N4和镜像管N5为NMOS管。
在本实施例中，第一镜像电流源312的电流比例等于第二镜像电流源313的电流比例和第三镜像电流源314的电流比例的乘积。需要说明的是，电流传递电路中镜像电流源的数量不以本实施例为限制，本领域技术人员可以根据实际情况选择任意数量的镜像电流源和镜像电流支路，只要满足第一镜像电流源的电流比例等于其他镜像电流源的电流比例的乘积即可。
需要说明的是，上述各个镜像电流源312、313和314可以采用MOS管构成，也可以采用三极管构成，还可以使用放大器结构构成。
进一步而言，图4中的跨导调节电路306可以通过比较结构来实现，所述跨导调节信号包括多个控制信号CK1-CKN，其中，N为大于等于1的整数。每个控制信号用于控制对应镜像电流支路的可控开关的导通和关断，示例的，控制信号CK1用于控制可控开关K11和K21的导通和关断，控制信号CK2用于控制可控开关K12和K22的导通和关断，……，依次类推。
图6示出根据本发明第二实施例的跨导调节电路的示意性电路图。如图6所示，跨导调节电路306包括比较器OP1-OPN，其中N为大于等于1的整数。每个比较器的反相输入端接收所述调光信号Vtrac，正相输入端接收对应的参考电压Vref，输出端用于输出对应的控制信号。以比较器OP1为例，比较器OP1的反相输入端接收调光信号Vtrac，正相输入端接收参考电压Vref1，输出端用于输出控制信号CK1。
在本实施例中，调光信号Vtrac为模拟调光信号，所述参考电压Vref用于表征预设的调光深度，同样以比较器OP1-OP3为例，当调光信号Vtrac大于参考电压Vref1-Vref3时，比较器OP1-OP3输出的控制信号CK1-CK3均为低电平，开关K11-K13和开关K21-K23断开，第一镜像电流源312和第二镜像电流源313的镜像电流比例为1:1；当调光信号Vtrac小于参考电压Vref1且大于参考电压Vref2和Vref3时，比较器OP1输出的控制信号CK1翻转为高电平，开关K11和开关K21闭合，开关K12-K13和开关K22-K23断开，第一镜像电流源312和第二镜像电流源313的镜像电流比例为1:2，跨导Gm变为初始的2倍；当调光信号Vtrac小于参考电压Vref1和Vref2且大于参考电压Vref3时，比较器OP2输出的控制信号CK2翻转为高电平，开关K11-K12和开关K21-K22闭合，开关K13和开关K23断开，第一镜像电流源312和第二镜像电流源313的镜像电流比例为1:3，跨导Gm变为初始的3倍，依次类推。
在替代的实施例中，调光信号Vtrac为PWM调光信号，可以将调光信号Vtrac转换为表征PWM调光信号的模拟信号，每个比较器的反相输入端接收所述模拟信号，所述参考电压Vref用于表征预设的调光信号的占空比。以比较器OP1-OP3为例，参考电压Vref1表征调光信号的占空比为A％，参考电压Vref2表征调光信号的占空比为B％，参考电压Vref3表征调光信号的占空比为C％，且A％>B％>C％。当调光信号Vtrac的占空比大于A％时，调光信号Vtrac大于参考电压Vref1-Vref3，比较器OP1-OP3输出的控制信号CK1-CK3均为低电平，开关K11-K13和开关K21-K23断开，第一镜像电流源312和第二镜像电流源313的镜像电流比例为1:1；当调光信号Vtrac的占空比小于A％且大于B％时，调光信号Vtrac小于参考电压Vref1且大于参考电压Vref2和参考电压Vref3，比较器OP1输出的控制信号CK1翻转为高电平，开关K11和开关K21闭合，开关K12-K13和开关K22-K23断开，第一镜像电流源312和第二镜像电流源313的镜像电流比例为1:2，跨导Gm变为初始的2倍；当调光信号Vtrac的占空比小于B％且大于C％时，调光信号Vtrac小于参考电压Vref1和Vref2且大于参考电压Vref3，比较器OP2输出的控制信号CK2翻转为高电平，开关K11-K12和开关K21-K22闭合，开关K13和开关K23断开，第一镜像电流源312和第二镜像电流源313的镜像电流比例为1:3，跨导Gm变为初始的3倍，依次类推，从而根据调光信号Vtrac实现第一镜像电流源312和第二镜像电流源313的镜像电流比例的调节，继而实现跨导放大器301的跨导的分段调节。
需要说明的是，本实施例的跨导调节电路306的主要功能是根据调光信号Vtrac生成多个控制信号，因此，可以使用任何适当形式的比较结构来实现跨导调节电路306。
图7示出根据本发明第二实施例的另一种跨导调节电路的示意性电路框图。
如图7所示，跨导调节电路406包括比较器411、比较器412、比较器413、计数模块414、反馈模块415以及选择模块416。比较器411用于将调光信号Vtrac与反馈信号VN进行比较，以生成比较信号Vc。比较器413将比较信号Vc与第二基准电压Vr2进行比较，根据比较结果生成选择信号Select。计数模块414基于所述选择信号Select对所述脉冲信号Vp的脉冲执行计数操作，并根据计数值得到控制信号CK1-CKN，其中，N为大于等于1的整数。进一步的，每个控制信号的高电平或低电平分别表示所述计数值的对应位的“1”或“0”。反馈模块415用于根据所述控制信号CK1-CKN生成所述反馈信号VN。选择模块416的输入端分别接收第一至第三基准电压Vr1-Vr3、比较信号Vc以及选择信号Select，用于根据所述选择信号Select将第一基准电压Vr1和第三基准电压Vr3之一和所述比较信号提供至第三比较器的输入端，选择模块416用于在所述计数模块414执行计数操作之后执行复位操作，以将比较信号Vc复位至第二基准电压Vr2。
进一步的，计数模块414基于选择信号Select的电平状态对所述脉冲信号Vp的脉冲执行计数操作。示例的，当选择信号Select为低电平时，计数模块414对脉冲信号Vp的脉冲执行加法计数；当选择信号Select为高电平时，计数模块414对脉冲信号Vp的脉冲执行减法计数。
进一步的，计数模块414包括依次连接的触发器1-触发器N，每个触发器包括用于接收所述脉冲信号Vp的第一输入端和用于接收所述选择信号Select的第二输入端，以及用于输出所述控制信号的输出端。
进一步的，本实施例的跨导调节电路406工作在稳态条件下时调光信号Vtrac与反馈信号VN相等，当调光信号Vtrac发生变化时，比较器411输出的比较信号Vc会增大或减小，计数模块414基于选择信号Select的电平状态对脉冲信号Vp的脉冲执行加法计数或者减法计数，反馈模块415根据新的计数值调节反馈信号VN，最终使得反馈信号VN与新的调光信号Vtrac相等，稳定控制信号CK1-CKN。
示例的，第一基准电压Vr1>第二基准电压Vr2>第三基准电压Vr3，当调光信号Vtrac增大时，比较器411输出的比较信号Vc增大，当比较信号Vc大于第二基准电压Vr2时，比较器413输出选择信号Select为低电平，同时选择模块416使得比较器412的同相输入端接收比较信号Vc，反相输入端接收第一基准电压Vr1，每当比较信号Vc增大至第一基准电压Vr1时，比较器412输出一个高电平脉冲，使得计数模块414对脉冲信号Vp的脉冲执行加法计数，控制信号CK1-CKN表征的计数值增大，反馈信号VN随之增大。同时选择模块416将比较信号Vc强制拉为第二基准电压Vr2，再次比较调光信号Vtrac与反馈信号VN的大小，通过逐步抬高反馈信号VN，最终使得反馈信号VN与增大后的调光信号Vtrac相等，从而得到与改变之后的调光信号Vtrac相对应的控制信号CK1-CKN。当调光信号Vtrac减小时，比较器411输出的比较信号Vc减小，当比较信号Vc小于第二基准电压Vr2时，比较器413输出选择信号Select为高电平，同时选择模块416使得比较器412的反相输入端接收比较信号Vc，同相输入端接收第三基准电压Vr3，每当比较信号Vc减小至第三基准电压Vr3时，比较器412输出一个高电平脉冲，使得计数模块414对脉冲信号Vp的脉冲执行减法计数，控制信号CK1-CKN表征的计数值减小，同时减小反馈信号VN。之后选择模块416将比较信号Vc强制拉为第二基准电压Vr2，再次比较调光信号Vtrac与反馈信号VN的大小，通过逐步拉低反馈信号VN，最终使得反馈信号VN与减小后的调光信号Vtrac相等，从而得到与改变之后的调光信号Vtrac相对应的控制信号CK1-CKN。
综上所述，本发明实施例的恒流控制电路、恒流驱动电路以及恒流控制方法包括跨导调节电路，跨导调节电路用于根据调光信号产生跨导调节信号，该跨导调节信号用于调节跨放大器的跨导，使得跨导放大器的跨导跟随调光信号反向变化，即调光信号越小，跨导放大器的跨导越大，从而使得调光信号很低时环路响应速度不变，保证恒流驱动电路在调光深度很深时从开机到达到稳定需要更短的时间，实现恒流驱动电路的快速启动。
进一步的，本发明的跨导放大器包括差分输入级电路和电流传递电路，差分输入级电路中的第一电阻和第二电阻为可调电阻，跨导调节电路通过压控振荡器实现，可根据调光信号产生同向变化的跨导调节信号，并采用该跨导调节信号调节第一电阻和第二电阻的阻值，从而实现跨导放大器的跨导的线性调节。
进一步的，本发明的跨导调节电路还可以通过比较结构实现，用于将调光信号与表征预设的调光占空比或预设的调光深度的多个参考电压进行比较，以生成多个控制信号，该多个控制信号通过控制跨导放大器中的电流传递电路的第一镜像电流源和第二镜像电流源的镜像电流比例来调节跨导放大器的跨导，继而实现跨导放大器的跨导的分段调节。
本领域技术人员应当理解，本发明虽然是以反激型拓扑结构的恒流驱动电路为具体实施例，然而，本发明实施例的恒流控制电路也可以用于其他拓扑结构的恒流驱动电路中，主功率电路可以是Buck型功率电路、反激式功率电路、Buck-boost型功率电路、Boost型功率电路中的任意一种。
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 (34)

1.一种恒流控制电路，包括：
跨导放大器，其第一输入端接收调光信号，第二输入端接收表征输出等效电流的等效电压信号，对所述调光信号和所述等效电压信号进行误差放大以得到补偿信号；
PWM信号产生电路，与所述跨导放大器连接以接收所述补偿信号，并根据所述补偿信号产生PWM信号；
逻辑和驱动电路，与所述PWM信号产生电路连接以接收所述PWM信号，并根据所述PWM信号产生驱动信号以控制功率开关管的导通和关断，其中，所述跨导放大器的跨导可以调节，且与所述调光信号的电压值或占空比成反比。
2.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其中，还包括：
峰值电流采样电路，所述峰值电流采样电路接收表征流经功率开关管的电流的电压采样信号；以及
输出等效电流计算电路，根据所述电压采样信号计算所述输出等效电流，并输出表征该输出等效电流的所述等效电压信号。
3.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其中，所述调光信号为模拟调光信号，
所述跨导放大器根据所述调光信号调节所述跨导放大器的跨导，使所述跨导放大器的跨导变化与所述调光信号的电压值的变化反向。
4.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其中，所述调光信号为PWM调光信号，
所述跨导放大器根据所述调光信号调节所述跨导放大器的跨导，使所述跨导放大器的跨导变化与所述调光信号的占空比的变化反向。
5.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其中，还包括：
跨导调节电路，接收所述调光信号，用于根据所述调光信号生成跨导调节信号，所述跨导调节信号用于调节所述跨导放大器的跨导。
6.根据权利要求5所述的恒流控制电路，其中，所述跨导放大器包括：
偏置电路，提供偏置电流；
差分输入级电路，接收所述调光信号和所述等效电压信号，与所述偏置电路连接，接收所述偏置电流，用于将所述调光信号和所述等效电压信号分别转换成相应的电流信号并通过输出端输出；以及
电流传递电路，与所述差分输入级电路连接，接收所述差分输入级电路产生的与分别所述调光信号和所述等效电压信号相应的电流信号，获得分别与所述调光信号和所述等效电压信号相应的电流信号之间的差值电流，并传递至所述跨导放大器的输出端。
7.根据权利要求6所述的恒流控制电路，其中，所述差分输入级电路包括串联连接的第一差分对管和第一电阻，以及串联连接的第二差分对管和第二电阻，所述第一差分对管的控制端接收所述调光信号，所述第二差分对管的控制端接收所述等效电压信号，所述第一电阻和所述第二电阻共同连接于所述偏置电路，接收所述偏置电流，
其中，所述第一电阻和所述第二电阻为可调电阻，所述跨导调节信号通过改变所述第一电阻和所述第二电阻的电阻值以调节所述跨导放大器的跨导。
8.根据权利要求5所述的恒流控制电路，其中，所述跨导调节电路包括压控振荡器，所述压控振荡器根据所述调光信号产生所述跨导调节信号。
9.根据权利要求6所述的恒流控制电路，其中，所述电流传递电路包括：
第一镜像电流源和第二镜像电流源，所述第一镜像电流源和所述第二镜像电流源的输入端分别与所述差分输入级电路的输出端连接；以及
第三镜像电流源，所述第三镜像电流源的输入端与所述第二镜像电流源的输出端连接，输出端与所述第一镜像电流源的输出端连接，作为所述跨导放大器的输出端，输出所述差值电流，
其中，所述跨导调节信号通过改变所述第一镜像电流源和所述第二镜像电流源的镜像电流比例以调节所述跨导放大器的跨导。
10.根据权利要求9所述的恒流控制电路，其中，所述第一镜像电流源的电流比例等于所述第二镜像电流源的电流比例与所述第三镜像电流源的电流比例之积。
11.根据权利要求9所述的恒流控制电路，其中，所述跨导调节信号包括多个控制信号，所述第一镜像电流源和所述第二镜像电流源都包括电流镜单元和多个镜像电流支路，每个所述控制信号用于选通对应的镜像电流支路。
12.根据权利要求11所述的恒流控制电路，其中，每个镜像电流支路包括串联连接的辅助镜像管和可控开关，
其中，每个所述控制信号用于控制对应镜像电流支路的可控开关的导通和关断。
13.根据权利要求11所述的恒流控制电路，其中，所述跨导调节电路包括分别与所述多个镜像电流支路相应的多个比较器，每个所述比较器的反相输入端接收所述调光信号，每个所述比较器的正相输入端接收对应的参考电压，所述参考电压表征预设的调光亮度，每个所述比较器的输出端用于输出相应的所述控制信号。
14.根据权利要求11所述的恒流控制电路，其中，所述跨导调节电路包括：
第一比较器，将所述调光信号与反馈信号进行比较，以生成比较信号；
第二比较器，用于将所述比较信号与第二基准电压进行比较，根据比较结果生成选择信号；
选择模块，输入端接收所述比较信号、所述选择信号以及第一至第三基准电压，用于根据所述选择信号将第一基准电压和第三基准电压之一和所述比较信号提供至第三比较器的输入端；
第三比较器，用于将所述比较信号与所述第一基准电压或所述第三基准电压进行比较，以生成脉冲信号；
计数模块，用于基于所述选择信号对所述脉冲信号的脉冲进行计数，产生所述多个控制信号；以及
反馈模块，用于根据所述多个控制信号反馈调节所述反馈信号。
15.根据权利要求14所述的恒流控制电路，其中，所述第一基准电压大于所述第二基准电压，且所述第二基准电压大于所述第三基准电压。
16.根据权利要求15所述的恒流控制电路，其中，所述选择信号为低电平时，所述选择模块将所述比较信号提供至所述第三比较器的同相输入端，将所述第一基准电压提供至所述第三比较器的反相输入端，
所述选择信号为高电平时，所述选择模块将所述比较信号提供至所述第三比较器的反相输入端，将所述第三基准电压提供至所述第三比较器的同相输入端。
17.根据权利要求14所述的恒流控制电路，其中，所述计数模块基于所述选择信号的电平状态对所述脉冲信号的脉冲执行加法计数或减法计数。
18.根据权利要求14所述的恒流控制电路，其中，所述计数模块包括与所述多个镜像电流支路相应的多个触发器，其中，每个触发器的第一输入端用于接收所述脉冲信号，第二输入端用于接收所述选择信号，输出端用于输出对应的控制信号。
19.一种恒流驱动电路，包括：
主功率电路，用于将输入电压转换成输出电压；以及
根据权利要求1至18中任一项所述的恒流控制电路，所述恒流控制电路控制所述主功率电路将输入电压转换成输出电压。
20.根据权利要求19所述的恒流驱动电路，其中，所述主功率电路是Buck型电路、反激式电路、Buck-boost型电路、Boost型电路中的任意一种。
21.一种恒流控制方法，包括：
将调光信号和表征输出等效电流的等效电压信号提供至跨导放大器，对所述调光信号和所述等效电压信号进行误差放大以得到补偿信号；
根据所述补偿信号产生PWM信号；
根据所述PWM信号产生驱动信号以控制功率开关管的导通和关断，
其中，根据所述调光信号调节所述跨导放大器自身的跨导，以使得所述跨导放大器的跨导与所述调光信号的电压值或占空比成反比。
22.根据权利要求21所述的恒流控制方法，其中，所述调光信号为模拟调光信号，所述跨导放大器的跨导变化与所述调光信号的电压值的变化反向。
23.根据权利要求21所述的恒流控制方法，其中，所述调光信号为PWM调光信号，所述跨导放大器的跨导变化与所述调光信号的占空比的变化反向。
24.根据权利要求21所述的恒流控制方法，其中，所述根据所述调光信号调节所述跨导放大器自身的跨导的步骤包括：
根据所述调光信号生成跨导调节信号，并根据所述跨导调节信号调节所述跨导放大器的跨导。
25.根据权利要求21所述的恒流控制方法，其中，所述将调光信号和表征输出等效电流的等效电压信号提供至跨导放大器，对所述调光信号和所述等效电压信号进行误差放大以得到补偿信号的步骤包括：
将所述调光信号和所述等效电压信号分别转换成相应的电流信号；以及
获得分别与所述调光信号和所述等效电压信号相应的电流信号之间的差值电流，并根据所述差值电流得到所述补偿信号。
26.根据权利要求24所述的恒流控制方法，其中，所述根据所述调光信号生成跨导调节信号的步骤包括：
将所述调光信号提供至压控振荡器，从而生成与所述调光信号同向变化的所述跨导调节信号。
27.根据权利要求26所述的恒流控制方法，其中，所述根据所述跨导调节信号调节所述跨导放大器的跨导的步骤包括：
在所述跨导放大器的差分输入级电路中设置第一电阻和第二电阻，并根据所述跨导调节信号调节所述第一电阻和第二电阻的电阻值来调节所述跨导放大器的跨导，所述差分输入级电路用于将所述调光信号和所述等效电压信号分别转换成相应的电流信号并输出。
28.根据权利要求24所述的恒流控制方法，其中，所述跨导调节信号包括多个控制信号，所述根据所述调光信号生成所述跨导调节信号的步骤包括：
将所述调光信号分别与多个参考电压进行比较，并根据比较结果生成多个控制信号。
29.根据权利要求24所述的恒流控制方法，其中，所述跨导调节信号包括多个控制信号，所述根据所述调光信号生成跨导调节信号的步骤包括：
所述调光信号与反馈信号进行比较，以生成比较信号；
将所述比较信号与第二基准电压进行比较，根据比较结果生成选择信号；
将所述比较信号与第一基准电压或第三基准电压进行比较，以生成脉冲信号；
根据所述选择信号对所述脉冲信号的脉冲进行计数，产生多个控制信号，并根据所述多个控制信号调节所述反馈信号。
30.根据权利要求29所述的恒流控制方法，其中，所述根据所述选择信号对所述脉冲信号的脉冲进行计数的步骤包括：
在所述选择信号表征所述调光信号大于所述反馈信号的情况下对所述脉冲信号的脉冲进行加法计数，以及
在所述选择信号表征所述调光信号小于所述反馈信号的情况下对所述脉冲信号的脉冲进行减法计数。
31.根据权利要求30所述的恒流控制方法，其中，将所述比较信号与第一基准电压或第三基准电压进行比较以生成脉冲信号的步骤包括：
在所述选择信号表征所述调光信号大于所述反馈信号的情况下，在所述比较信号增大至所述第一基准电压时生成一个高电平脉冲，以及
在所述选择信号表征所述调光信号小于所述反馈信号的情况下，在所述比较信号减小至所述第三基准电压时生成一个高电平脉冲。
32.根据权利要求29所述的恒流控制方法，其中，所述第一基准电压大于所述第二基准电压，且所述第二基准电压大于所述第三基准电压。
33.根据权利要求29所述的恒流控制方法，其中，所述根据所述调光信号生成跨导调节信号的步骤还包括：在每次计数操作之后将所述比较信号置位为所述第二基准电压。
34.根据权利要求28或29所述的恒流控制方法，其中，所述根据所述跨导调节信号调节所述跨导放大器的跨导包括：
在所述跨导放大器的电流传递电路中的至少一个镜像电流源中设置电流镜单元以及与所述多个控制信号对应的多个镜像电流支路；
根据所述多个控制信号选通对应的镜像电流支路以改变所述至少一个镜像电流源的镜像电流比例，从而调节所述跨导放大器的跨导。
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