CN205726544U - 控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种控制电路，所述控制电路与开关电路相连接，控制开关电路内开关管的状态。控制电路包括驱动控制电路、供电模块以及下拉模块。驱动控制电路电性连接开关电路内的开关管。供电模块连接开关电路，为驱动控制电路提供电流。下拉模块电性连接所述驱动控制电路，当开关电路处于关机状态时，下拉模块下拉驱动控制电路的电源电压。

Description

控制电路

技术领域

本实用新型涉及LED驱动领域，且特别涉及一种控制电路。

背景技术

在非隔离降压型LED驱动电路中，驱动控制电路的电源电压VCC由电路的输入电压和输出电压之差来提供，如图1所示。在系统关机时，当输入电压降低至接近或等于输出电压时，驱动控制电路的电源电压VCC电压降低。当驱动控制电路的电源电压VCC降低到驱动控制电路的关断阈值VA时，驱动控制电路停止产生开关管驱动信号，系统停止开关，LED负载电流为零，导致输出电压降低，相应的，由于负载变为空载，输入电压又升高。输入电压的升高和输出电压的降低将使得输入电压和输出电压的压差变大，驱动控制电路的电源电压VCC升高。当驱动控制电路的电源电压VCC升高到驱动控制电路的开启阈值VB时，驱动控制电路产生驱动信号给开关管Q10，电路开始工作，LED负载的电流又上升，输出电压又上升，输入电压又下降。降低的输入电压和升高的输出电压使输入电压和输出电压差又减小，驱动控制电路的电源电压VCC下降，系统再次掉电。如此反复几个周期，直到输入电压低至无法给驱动控制电路供电为止，LED负载在关机时出现回闪。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术的不足，提供一种控制电路。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种与开关电路相连接并控制开关电路内开关管状态的控制电路，控制电路包括驱动控制电路、供电模块以及下拉模块。驱动控制电路电性连接开关电路内的开关管。供电模块连接开关电路，为驱动控制电路提供电流。下拉模块电性连接驱动控制电路，当开关电路处于关机状态时，下拉模块下拉驱动控制电路的电源电压。

于本实用新型一实施例中，所述下拉模块包括开关和检测模块。开关并联于驱动控制电路的电源端和地。检测模块电性连接开关，检测模块检测开关电路的状态，当开关电路处于关机状态时，检测模块输出开关驱动信号，开关导通将驱动控制电路的电源电压下拉。

于本实用新型一实施例中，检测模块为并联于驱动控制电路的电源端和地之间的电压检测模块，电压检测模块检测驱动控制电路的电源电压，当驱动控 制电路的电源电压低于驱动控制电路的关断阈值时，表征开关电路处于关机状态。

于本实用新型一实施例中，电压检测模块包括串联连接的第一分压电阻和第二分压电阻、比较器、第一传输门和第二传输门。第一分压电阻与驱动控制电路的电源电压相连接。比较器的正相输入端连接在第一分压电阻和第二分压电阻之间，比较器的输出端输出开关驱动信号。第一传输门和第二传输门分别连接在比较器的反相输入端和输出端之间，比较器的输出决定第一传输门和第二传输门的导通状态，第一传输门和第二传输门的导通条件相反，第一比较阈值经第一传输门输入至比较器，第二比较阈值经第二传输门输入至比较器。

于本实用新型一实施例中，检测模块包括电感电流采样电阻和电感电流斜率检测电路，电感电流采样电阻获取开关管导通时的电感电流，电感电流斜率检测电路通过检测开关管导通时的电感电流的斜率来得到输入电压的变化，根据di/dt＝(Vin-Vout)/L，当di/dt小于设定的斜率阈值时表征开关电路处于关机状态，di/dt为电感电流斜率，Vin为输入电压，Vout为输出电压，L为电感值。

于本实用新型一实施例中，电感电流采样电阻连接在电感和开关管之间。

于本实用新型一实施例中，当开关电路为峰值电流控制模式时，检测模块电性连接开关管，检测开关管的导通时间，当开关管的导通时间大于设定时间阈值时表征开关电路处于关机状态。

于本实用新型一实施例中，控制电路还包括限流模块，所述限流模块与所述开关串联。

于本实用新型一实施例中，限流模块为限流电阻或电流源。

于本实用新型一实施例中，供电模块为电阻，电阻需满足：(Vin-VB)/R1>VB/R_S，Vin为开关电路的供电电压，VB为驱动控制电路的开启阈值，R1为供电模块的电阻值，R_S为开关这条支路上的电阻总和。

于本实用新型一实施例中，供电模块为JFET管，JFET管的输出电流需满足：i_JFET(@VCC＝VB)>VB/R_S，i_JFET为JFET管的输出电流，VCC为驱动控制电路的电源电压，VB为驱动控制电路的开启阈值，R_S为开关这条支路上的电阻总和。

于本实用新型一实施例中，开关为MOS管或三极管。

综上所述，本实用新型提供的控制电路与现有技术相比，具有以下优点：

在系统关机时，输入电压下降，相应的，驱动控制电路的电源电压也随着下降。通过在驱动控制电路上电性连接下拉模块，当驱动控制电路的电源电压 低于驱动控制电路的关断阈值时，下拉模块导通将驱动控制电路的电源电压下拉。下拉模块的设置使得系统在关机时，驱动控制电路的电源电压不会因输入电压和输出电压的压差变化而发生反弹，驱动控制电路不会反复上电，从而有效抑制了系统在关机时负载LED回闪。进一步的，在正常工作时，即当驱动控制电路的电源电压大于驱动控制电路的开启电压时，下拉模块不导通，不会对驱动控制电路的电源电压进行下拉，不会降低系统的效率。

为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1所示为现有的LED驱动电路的电路原理框图。

图2所示为本实用新型提供的控制电路的原理框图。

图3所示为本实用新型实施例一提供的控制电路的电路图。

图4所示为本实用新型实施例二提供的控制电路的电路图。

图5所示为图3和图4中检测模块的电路原理图。

图6所示为本实用新型实施例三提供的控制电路的原理框图。

图7所示为图6中电感电流斜率检测电路的原理图。

图8所示为另一实施例提供的控制电路的原理框图。

具体实施方式

图1所示为现有的LED驱动电路，在该电路中驱动控制电路的电源电压VCC是由输入电压和输出电压之差来提供的。当系统关机时，输入电压降低至接近或等于输出电压时，驱动控制电路由于供电不足掉电，负载LED电流变为零。此时，输入电压升高，输出电压降低，即输入电压和输出电压之差增加，驱动控制电路重新工作，负载LED电流又上升，输入电压和输出电压之差又下降，驱动控制电路又再次掉电，负载LED电流又变为零，如此反复使得负载LED在关机时出现回闪现象。

有鉴于此，如图2所示，本实用新型提供一种与开关电路100相连接并控制开关电路100内开关管Q10状态的控制电路。控制电路包括驱动控制电路1、供电模块2、下拉模块3。驱动控制电路1电性连接开关电路100内的开关管Q10。供电模块2连接开关电路100，为驱动控制电路1提供电流。下拉模块3电性连接驱动控制电路1，当开关电路100处于关机状态时，下拉模块3将下拉驱动控制电路的电源电压VCC。

于本实施例中，开关电路100为BUCK电路。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，开关电路100可为Boost电路等其它开关电路。

本实用新型提供的控制电路通过在驱动控制电路1上电性连接下拉模块3，在系统关机时，当驱动控制电路1的电源电压VCC低于其关断阈值VA时，下拉模块3导通，将驱动控制电路1的电源电压VCC下拉。由于下拉模块3的存在，在系统关机时驱动控制电路1的电源电压VCC不会出现反弹，驱动控制电路1不会因输入电压和输出电压的变化而反复上电，从而有效抑制负载LED在关机时回闪。

于本实施例中，下拉模块3包括开关S10和检测模块31。开关S10并联在驱动控制电路1的电源端和地。于本实施例中，驱动控制电路1为浮地驱动，驱动控制电路1的地指的是一个参考地，而非大地。检测模块31检测开关电路100的状态，当开关电路100处于关机状态时，检测模块31输出开关驱动信号，开关S10导通将驱动控制电路1的电源电压VCC下拉，驱动控制电路1完全掉电。

于本实施例中，检测模块31为并联于驱动控制电路1电源端和地之间的电压检测模块，电压检测模块检测驱动控制电路1的电源电压VCC，当驱动控制电路的电源电压VCC低于驱动控制电路的关断阈值VA时，表征开关电路100处于关机状态。于本实施例中，电压检测模块与开关S10相连接，电压检测模块输出开关驱动信号至开关S10，改变开关S10的开关状态。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，电压检测模块31可只与驱动控制电路1相连接，将检测到的开关驱动信号输出至驱动控制电路1，由驱动控制电路1驱动开关S10。

下拉模块3的具体工作原理为：当驱动控制电路的电源电压VCC低于驱动控制电路1的关断阈值VA时，电压检测模块输出开关驱动信号至开关S10，开关S10导通将驱动控制电路的电源电压VCC下拉，驱动控制电路1完全掉电。于本实施例中，开关S10为NMOS管。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，开关S10可为PNOS管或三极管。

于本实施例中，如图3所示，电压检测模块包括串联连接的第一分压电阻R20和第二分压电阻R21，比较器U1，第一传输门U2和第二传输门U3。第一分压电阻R20与驱动控制电路的电源电压VCC相连接。比较器U1的正相输入端连接在第一分压电阻R20和第二分压电阻R21之间，比较器U1的输出端经过反相器U4输出开关驱动信号。第一传输门U2和第二传输门U3分别连接在 比较器U1的反相输入端和输出端之间，比较器U1的输出决定第一传输门U2和第二传输门U3的导通状态，第一传输门U2和第二传输门U3的导通条件相反，第一比较阈值Vref1经第一传输门U2输入至比较器U1，第二比较阈值Vref2经第二传输门U3输入至比较器U1。

于本实施例中，第一传输门U2和第二传输门U3均由相互并联的PMOS和NMOS组成。然而，本实用新型对此不作任何限定。

于本实施例中，第一比较阈值Vref1大于第二比较阈值Vref2，第一比较阈值Vref1为VB*K，第二比较阈值Vref2为VA*K。VB为驱动控制电路的开启阈值，VA为驱动控制电路的关断阈值，K为第二分压电阻R21与第一分压电阻R20和第二分压电阻R20之和的比值。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，用户可根据电路需求修改第一比较阈值Vref1和第二比较阈值Vref2。

具体而言，在系统关机时，输入电压逐渐降低，相应的驱动控制电路的电源电压VCC的值也将逐渐降低，经第一分压电阻R20和第二分压电阻R21分压后输入至比较器U1的电压Vindiv也将降低。当输入至比较器U1的电压Vindiv高于第一比较阈值Vref1时，比较器U1输出高电平，经反向器U4后成为电压检测模块的输出。由于开关S10为NMOS管，因此此时开关S10关断，驱动控制电路1产生驱动信号至开关管Q10，电路正常工作。比较器U1输出的高电平信号分别输入至第一传输门U2和第二传输门U3，第一传输门U2关断，第二传输门U3导通，第二比较阈值Vref2经第二传输门U3输入至比较器U1与电压Vindiv进行比较。

当驱动控制电路的电源电压VCC下降到小于驱动控制电路的开启阈值VB而大于驱动控制电路的关断阈值VA时，由于电压Vindiv只与第二比较阈值Vref2进行比较，此时比较器U1仍输出高电平，电压检测模块输出低电平，开关S10仍处于关断状态。只有当驱动控制电路的电源电压VCC下降到小于驱动控制电路的关断阈值VA后，比较器U1输出低电平。第一传输门U2导通，第二传输门U3关断，且电压检测模块输出高电平，开关S10导通将驱动控制电路的电源电压VCC下拉。驱动控制电路1完全掉电，停止工作，负载LED上的电流为零，不会产生回闪。

于本实施例中，供电模块2为电阻R10。在系统关机时，由于输入电压降低，驱动控制电路的电源电压VCC降低到小于驱动控制电路的关断阈值VA时，开关S10导通。此时，作为供电模块2的电阻R10有限流作用，控制输入电压的 放电电流。考虑到在系统启动时，驱动控制电路的电源电压VCC低于关断阈值VA，开关S10导通，为防止在系统启动时驱动控制电路的电源电压VCC到达不到其开启阈值VB，需要设置供电模块2的输出电流大于流过开关S10所在的支路的电流。于本实施例中，电阻R10需满足：(Vin-VB)/R1>VB/R_S，Vin为开关电路的供电电压，VB为驱动控制电路的开启阈值，R1为电阻R10的电阻值，R_S为开关这条支路上的电阻总和。

与上述控制电路相对应的，本实用新型还提供一种控制方法。该方法为在与开关电路100相连接的驱动控制电路1上电性连接下拉模块3，当开关电路100处于关机状态时，下拉模块3下拉驱动控制电路1的电源电压，驱动控制电路1完全掉电，有效避免在输入电压和输出电压发生变化时驱动控制电路反复上电的问题。

具体而言，在系统关机时，当驱动控制电路的电源电压VCC低于驱动控制电路1的关断阈值VA时，下拉模块3下拉驱动控制电路的电源电压VCC。于本实施例中，下拉模块3包括开关S10和检测模块31，且检测模块31为电压检测模块。开关S10并联在驱动控制电路1的电源端和地之间。电压检测模块31同样并联在驱动控制电路1的电源端和地之间。于本实施例中，电压检测模块与开关S10相连接，电压检测模块输出开关驱动信号至开关S10，改变开关S10的开关状态。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，电压检测模块可只与驱动控制电路1相连接，将检测到的开关驱动信号输出至驱动控制电路1，由驱动控制电路1驱动开关S10。

于本实施例中，开关S10为NMOS管。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，开关S10可为PNOS管或三极管。

实施例二

本实施例与实施例一及其变化基本相同，区别在于：第一：供电模块2为JFET管Q11；第二，控制电路还包括限流模块，限流模块与开关S10串联。

在系统启动时，在驱动控制电路的电源电压VCC比其开启电压VB低时，由于此时开关S10导通，为了保证驱动控制电路的电源电压VCC能在一定时间内达到开启电压VB，在开关S10的支路上串联限流模块。于本实施例中，限流模块为电阻R11。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，限流模块可为电流源。

同样的，考虑到系统在开启时驱动控制电路的电源电压VCC能达到开启电压VB，需要设置JFET管Q11输出的电流大于流过限流模块的电流，即JFET 管Q11输出的电流需满足：i_JFET(VCC＝VB)>VB/R_S，i_JFET为JFET管Q11的输出电流，VCC为驱动控制电路的电源电压，VB为驱动控制电路的开启阈值，R_S为开关S10这条支路上的电阻总和，于本实施例中，R_S为电阻R11的阻值加上开关S10的导通阻值。于其它实施例中，当限流模块为电流源时，JFET管Q11输出的电流需满足：i_JFET(VCC＝VB)>is，is为电流源输出的电流值。

实施例三

本实施例与实施例一及其变化基本相同，区别在于：于本实施例中，检测模块31包括电感电流采样电阻R31和电感电流斜率检测电路311，电感电流采样电阻R31获取开关管导通时的电感电流，电感电流斜率检测电路311通过检测开关管导通时的电感电流斜率来得到输入电压的变化，根据di/dt＝(Vin-Vout)/L，当di/dt小于设定斜率阈值时表征开关电路处于关机状态。其中，di/dt为电感电流斜率，Vin为输入电压，Vout为输出电压，L为电感L1的电感值。

电感电流采样电阻R31连接在电感L1和开关管Q10之间。于本实施例中，如图6所示，驱动控制电路1的地连接在电感电流采样电阻R31和电感L1之间。这种连接方式可获得开关管Q10导通和关断时的电感电流，且在开关管Q10导通和关断时，电感电流采样点ISP的电压都是正电压，方便电路的处理。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，可将驱动控制电路的地和电感电流采样点互换，这样在开关管Q10导通和关断时采样得到的电感电流采样点ISP的电压都是负值。或者，于其它实施例中，电感电流采样电阻R31可如图8的方式进行连接，该种连接方式中电感电流采样电阻R31与开关管Q10串联但不连接在电感L1的放电回路中。因此，该种方式电感电流采样电阻R31只能检测到开关管Q10导通时的电感电流。由于在本实用新型中只需使用到开关管Q10导通时的电感电流，因此上述电感电流采样电阻R31的连接方式均可以。

如图7所示，本实施例提供的电感电流斜率检测电路311包括电容C31、电阻R32和比较电路U31。电容C31的一端与电感电流采样点ISP相连接，电容C31的另一端与电阻R32相连接，电感电流采样点ISP的电压为电容C31充电。比较电路U31的第一输入端连接在电容C31和电阻R32的公共端，另一输入端连接电压比较阈值Vref3。本实施例提供的电感电流斜率检测电路311将电感电流的斜率转换为电压值进行比较。

由于电容C31上的电流i＝C(dv/dt)，C为电容C31的值，dv/dt为电感电流采样点ISP的电压斜率。当电感电流采样点ISP的电压斜率dv/dt大时，电容C31上的电流大，电阻R32上的电压高，因此可以通过检测电阻R32上的电压来判 断电感电流采样点ISP的电压斜率dv/dt，即得到电感电流斜率di/dt。具体而言：当开关电路100正常工作时，输入电压Vin较大，开关管Q10导通，电感电流采样点ISP的电压斜率dv/dt大，电阻R32上的电压大于电压比较阈值Vref3，比较电路U31输出高电平。于本实施例中，开关S10为NMOS管，因此在比较电路U31的输出端接一反向器。然而，当开关S10为PMOS管时不接反相器。当比较电路U31输出高电平时，反相器输出低电平至开关S10，开关S10不导通，下拉模块3不工作。而当系统处于关机状态时，输入电压Vin减小，开关管Q10导通，此时电感电流采样点ISP的电压斜率dv/dt小，电阻R32上的电压小，当电阻R32上的电压小于电压比较阈值Vref3时，比较电路U31输出低电平，经反相器后变为高电平作用在开关S10上，开关S10导通，下拉模块3将驱动控制电路1的电压VCC下拉，驱动控制电路1完全掉电。

本实施例提供了一种通过检测电感电流的斜率来检测输入电压Vin的变化，从而判断系统是否处于关机状态。于其它实施例中，当开关电路100为峰值电流控制模式时，电感电流斜率di/dt小，要达到控制的峰值，则需要较大的导通时间。因此，检测模块可电性连接开关管Q10，通过判断开关管Q10导通时间的大小，来判断输入电压的大小，从而判断系统是否处于关机状态。

综上所述，本实用新型提供的控制电路在系统关机时，输入电压下降，相应的，驱动控制电路的电源电压也随着下降。通过在驱动控制电路上电性连接下拉模块，当驱动控制电路的电源电压低于驱动控制电路的关断阈值时，下拉模块导通将驱动控制电路的电源电压下拉。下拉模块的设置使得系统在关机时，驱动控制电路的电源电压不会因输入电压和输出电压的压差变化而发生反弹，驱动控制电路不会反复上电，从而有效抑制了系统在关机时负载LED回闪。进一步的，在正常工作时，即当驱动控制电路的电源电压大于驱动控制电路的开启电压时，下拉模块不导通，不会对驱动控制电路的电源电压进行下拉，不会降低系统的效率。

虽然本实用新型已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟知此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。

Claims (12)

1.一种控制电路，其特征在于，与开关电路相连接并控制开关电路内开关管的状态，所述控制电路包括：

驱动控制电路，电性连接开关电路内的开关管；

供电模块，连接开关电路，为驱动控制电路提供电流；

下拉模块，电性连接所述驱动控制电路，当开关电路处于关机状态时，下拉模块下拉驱动控制电路的电源电压。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述下拉模块包括：

开关，并联于驱动控制电路的电源端和地；

检测模块，电性连接所述开关，所述检测模块检测开关电路的状态，当开关电路处于关机状态时，检测模块输出开关驱动信号，开关导通将驱动控制电路的电源电压下拉。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述检测模块为并联于所述驱动控制电路的电源端和地之间的电压检测模块，所述电压检测模块检测驱动控制电路的电源电压，当驱动控制电路的电源电压低于驱动控制电路的关断阈值时，表征开关电路处于关机状态。

4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述电压检测模块包括：

串联连接的第一分压电阻和第二分压电阻，第一分压电阻与驱动控制电路的电源电压相连接；

比较器，比较器的正相输入端连接在第一分压电阻和第二分压电阻之间，比较器的输出端输出开关驱动信号；

第一传输门和第二传输门，分别连接在比较器的反相输入端和输出端之间，比较器的输出决定第一传输门和第二传输门的导通状态，第一传输门和第二传输门的导通条件相反，第一比较阈值经第一传输门输入至比较器，第二比较阈值经第二传输门输入至比较器。

5.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述检测模块包括电感电流采样电阻和电感电流斜率检测电路，所述电感电流采样电阻获取开关管导通时的电感电流，电感电流斜率检测电路通过检测开关管导通时的电感电流的斜率来得到输入电压的变化，根据di/dt＝(Vin-Vout) /L，当di/dt小于设定的斜率阈值时表征开关电路处于关机状态，di/dt为电感电流斜率，Vin为输入电压，Vout为输出电压，L为电感值。

6.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述电感电流采样电阻连接在电感和开关管之间。

7.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，当所述开关电路为峰值电流控制模式时，所述检测模块电性连接开关管，检测开关管的导通时间，当开关管的导通时间大于设定时间阈值时表征开关电路处于关机状态。

8.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括限流模块，所述限流模块与所述开关串联。

9.根据权利要求8所述的控制电路，其特征在于，所述限流模块为限流电阻或电流源。

10.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述供电模块为电阻，所述电阻需满足：(Vin-VB)/R1>VB/RS，Vin为开关电路的供电电压，VB为驱动控制电路的开启阈值，R1为供电模块的电阻值，RS为开关这条支路上的电阻总和。

11.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述供电模块为JFET管，所述JFET管的输出电流需满足：i_JFET (VCC＝VB)>VB/RS，i_JFET为JFET管的输出电流，VCC为驱动控制电路的电源电压，VB为驱动控制电路的开启阈值，RS为开关这条支路上的电阻总和。

12.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述开关为MOS管或三极管。