CN209419922U - 一种开关电源及led驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种开关电源及LED驱动电路，所述开关电源包括主功率管和控制电路，所述控制电路与所述主功率管的控制端连接，以控制所述主功率管的开关状态；所述控制电路包括供电模块和过压保护模块，所述供电模块和过压保护模块均连接输入电压的高电位端，所述供电模块包括限压单元和滤波单元，所述的限压单元的一端连接输入电压的高电位端，另一端与所述滤波单元连接；所述过压保护模块的输入端连接输入电压的高电位端，所述过压保护模块采样输入电压，对采样得到的信号进行比例调节，并将其与相应的过压参考信号进行比较，根据比较结果判断是否发生过压现象。采用本实用新型，外围器件少、系统成本低、可靠性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电力电子技术领域，特别涉及一种开关电源及LED驱动电路。
背景技术
现有技术中，采用开关电源对负载供电通常采样电感电流和输出电压，并根据相应的采样信号进行反馈，从而实现对输出电流或输出电压的调节。
对于高功率因数(power factor，PF)的LED驱动电路或恒压电源，现有技术方案如图1所示，控制电路集成于芯片内，芯片地连接在高压侧，便于采样输出电流。其中，VCC为供电引脚，COMP为补偿引脚，FB为输出电压采样引脚，DRAIN为MOS的漏端，ISP为电流采样引脚，GND为接地引脚，C1为供电电容，C2为补偿电容。现有技术中，对连接在COMP引脚的补偿电容进行闭环控制。由于控制电路的地是浮动的，因而需要VCC电容(供电电容C1)维持供电，FB分压电阻在主功率管关断时采样输出电压，其阻值容易受到潮湿环境的影响，可能导致输出开路保护误触发，从而引起LED负载闪烁，且现有技术中外围器件较多。综上，现有技术高功率因数的恒流控制方案的系统成本较高，可靠性较低。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种外围器件少、系统成本低、可靠性高的开关电源及LED驱动电路，以解决现有技术存在的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种开关电源，包括主功率管和控制电路，所述控制电路与所述主功率管的控制端连接，以控制所述主功率管的开关状态；
所述控制电路包括供电模块和过压保护模块，所述供电模块和过压保护模块均连接输入电压的高电位端，所述供电模块包括限压单元，所述的限压单元的一端连接输入电压的高电位端，限压单元另一端的电压作为控制电路的供电电压；
所述过压保护模块的输入端连接输入电压的高电位端，所述过压保护模块采样输入电压，对采样得到的信号进行比例调节，并将其与相应的过压参考信号进行比较，根据比较结果判断是否发生过压现象。
可选的，所述的比例调节是指根据主功率管的占空比进行调节，使得经比例调节后的信号表征所述开关电源的输出电压。
可选的，所述过压参考信号由参考信号产生电路产生，所述参考信号产生电路包括过压保护电阻，所述过压保护电阻的电压作为过压参考信号，通过控制流经所述过压保护电阻的电流来确定或调节所述过压参考信号。
可选的，所述过压参考信号由参考信号产生电路产生，所述参考信号产生电路包括过压保护电阻，通过控制流经所述过压保护电阻的电流来确定或调节所述过压保护电阻上的电压，根据所述过压保护电阻的电压范围，输出所述过压参考信号。
可选的，所述比例调节由比例调节电路实现，所述比例调节电路包括状态切换模块和滤波模块，所述状态切换模块的输出端与所述滤波模块的输入端连接，所述的状态切换模块接收所述输入电压的采样信号和所述控制电路输出的驱动信号，当所述驱动信号表征主功率管导通时，则所述状态切换模块将所述输入电压的采样信号输出至所述滤波模块，当所述驱动信号表征主功率管断开时，则所述状态切换模块与所述滤波模块的公共端接地，所述滤波模块的输出端电压表征所述开关电源的输出电压。
可选的，所述控制电路还包括导通时间控制模块，所述导通时间控制模块接收电流参考信号和表征电感电流的第一电压信号，并对二者进行误差处理后产生模拟差值信号，所述模拟差值信号经模数转换模块得到数字差值信号，所述数字差值信号经数字补偿模块得到数字基准信号，所述数字基准信号经数模转换，得到模拟基准信号，所述模拟基准信号与斜坡信号进行比较，输出表征主功率管导通时间的导通控制信号。
可选的，所述开关电源为集成电路，所述主功率管的第一端设置有漏端引脚，主功率管的第二端设置有电流采样引脚，所述供电模块与输入电压的高电位端的连接端设置有启动引脚，所述过压保护电阻置于片外，并与集成电路的过压保护引脚连接，所述参考信号产生电路与所述过压保护引脚连接。
可选的，所述开关电源还包括续流管，所述续流管的一端与所述主功率管的第一端连接，所述续流管的另一端与负载连接；在主功率管的第二端连接有采样电阻，所述采样电阻的另一端接地。
本实用新型还提供一种LED驱动电路，包括上述任意一种开关电源，输入电源经整流桥对所述开关电源供电，经所述开关电源进行功率转换，以对LED负载供电。
与现有技术相比，本实用新型之技术方案具有以下优点：本实用新型直接通过输入电压对控制电路进行供电，可以节省片外的供电电容，并利用输入电压和占空比与输出电压的关系，以得到表征输出电压的信号，无需高压分压电阻，增强了系统的可靠性，并可据此进行过压保护的判断，过压参考信号可以设置成离散电压以提升抗干扰能力，此外，本实用新型还采用了数字补偿，从而节省了片外的补偿电容，基于本实用新型所形成的集成电路能大大减少外围器件，从而降低系统成本。
附图说明
图1为现有技术的开关电源的电路原理示意图；
图2为本实用新型开关电源的电路原理示意图；
图3为本实用新型开关电源的电路结构示意图；
图4为过压保护模块的电路结构示意图；
图5为比例调节电路的电路结构示意图；
图6为本实用新型应用于BUCK-BOOST拓扑的连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细描述，但本实用新型并不仅仅限于这些实施例。本实用新型涵盖任何在本实用新型的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本实用新型有彻底的了解，在以下本实用新型优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本实用新型。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
如图2所示，示意了本实用新型开关电源的电路原理，基于Buck拓扑结构，并在开关电源的基础上，在其前端设置整流桥，将LED作为负载，作为LED驱动电路。所述开关电源本实施例中采用集成电路的形式，所述主功率管的第一端设置有漏端引脚DRAIN，主功率管的第二端设置有电流采样引脚ISP，所述供电模块与输入电压的高电位端的连接端设置有启动引脚VIN，所述过压保护电阻Rovp置于片外，并与集成电路的过压保护引脚OVP连接，参考信号产生电路与所述过压保护引脚连接。
所述开关电源还包括续流管D1，所述续流管D1的一端与所述主功率管的第一端连接，所述续流管D1的另一端与负载连接；在主功率管的第二端连接有采样电阻Rs，所述采样电阻Rs的另一端接地，所述采样电阻Rs用于采样电感L的电流。
如图3所示，示意了本实用新型开关电源的电路结构，基于图1中的集成电路，本附图示意了集成电路内部的电路结构。所述开关电源包括主功率管M0和控制电路，均可集成于芯片内。所述控制电路与所述主功率管M0的控制端连接，以控制所述主功率管M0的开关状态。
所述控制电路包括供电模块和过压保护模块，所述供电模块和过压保护模块均连接输入电压VIN的高电位端，所述供电模块包括限压单元和滤波单元，所述的限压单元的一端连接输入电压VIN的高电位端，另一端与所述滤波单元连接，将所述滤波单元上的电压作为所述供电模块输出的供电电压。其中，所述的滤波单元为可选件，并非必须的，当存在滤波单元的情况下，一般采用小电容实现，可以集成于芯片内。本实施例中，所述限压单元采用高压JFET实现，当控制电路供电电压低于高压JFET的夹断电压时，JFET导通；反之截至，控制电路(IC)只需要极小的滤波电容，作为所述滤波单元，节省了外部供电电容。
所述过压保护模块OVP的输入端连接输入电压VIN的高电位端，所述过压保护模块采样输入电压VIN，对采样得到的信号Vs1进行比例调节，并将其与相应的过压参考信号VOVP_REF进行比较，根据比较结果判断是否发生过压现象，在比较器COMP1中完成比较，所述比较器COMP1的输出端与逻辑单元连接，以在过压时触发过压保护。所述的比例调节采用与主功率管占空比成正比例关系的比例系数，使得经比例调节后的信号表征所述开关电源的输出电压。所述过压参考信号由参考信号产生电路产生，所述参考信号产生电路包括设置于片外的过压保护电阻Rovp。
所述控制电路还包括导通时间控制模块，所述导通时间控制模块接收电流参考信号VREF和表征电感电流的第一电压信号VISP，并对二者进行误差处理后产生模拟差值信号VA1，所述模拟差值信号VA1经模数转换模块得到数字差值信号VD1，所述数字差值信号VD1经数字补偿模块得到数字基准信号VD2，所述数字基准信号VD2经数模转换，得到模拟基准信号VCOMP，所述模拟基准信号VCOMP与斜坡信号VSLOPE进行比较，输出表征主功率管M0导通时间的导通控制信号Ton，所述逻辑单元接收所述导通控制信号Ton，逻辑单元的输出端与驱动器连接，所述驱动器与主功率管M0的控制端连接。
如图4所示，示意了过压保护模块的一种实现方式的电路结构。所述过压保护模块包括分压电路、比例调节电路和参考信号产生电路，所述分压电压采样输入电压VIN，并得到采样信号Vs1，所述采样信号经过比例调节电路，采用占空比D作为比例系数，从而得到表征输出电压的信号，并其与过压参考信号VOVP_REF进行比较。所述参考信号产生电路在本附图中的实现方式为：所述过压参考信号VOVP_REF由参考信号产生电路产生，所述参考信号产生电路包括过压保护电阻Rovp，所述过压保护电阻Rovp的电压作为过压参考信号VOVP_REF，通过控制流经所述过压保护电阻的电流来确定或调节所述过压参考信号VOVP_REF，其中，流经所述过压保护电阻的电流为Iovp。此外，VOVP_REF还可以设置成离散电压，将通过控制流经所述过压保护电阻Rovp的电流来确定或调节所述过压保护电阻Rovp上的电压，根据所述过压保护电阻的电压范围，输出所述过压参考信号VOVP_REF，具体实现上，例如，检测过压保护电阻Rovp的电压，通过比较器确定其范围，从而选择相应的过压参考信号VOVP_REF。
如图5所示，示意了比例调节电路的一种实现方式的电路结构。所述比例调节由比例调节电路实现，所述比例调节电路包括状态切换模块和滤波模块，所述状态切换模块的输出端与所述滤波模块的输入端连接，所述的状态切换模块接收所述输入电压的采样信号Vs1和所述控制电路输出的驱动信号VGS，当所述驱动信号VGS表征主功率管导通时，则所述状态切换模块将所述输入电压的采样信号输出至所述滤波模块，当所述驱动信号表征主功率管断开时，则所述状态切换模块与所述滤波模块的公共端接地，所述滤波模块的输出端电压表征所述开关电源的输出电压。所述状态切换模块利用开关T1和T2进行切换，由驱动信号VGS控制开关T1，由驱动信号VGS经反相器后控制开关T2。
需要说明的是，本实用新型所描述的“输入电压”是只芯片的输入电压，即接入引脚VIN的电压，以上述实施例为例，基于BUCK拓扑的基础上，则芯片的输入电压正好也是BUCK拓扑的输入电压。但在其他拓扑中，也可以是拓扑的输出电压，例如BUCK-BOOST拓扑，具体连接关系参考图6所示。
虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种开关电源，包括主功率管和控制电路，所述控制电路与所述主功率管的控制端连接，以控制所述主功率管的开关状态；其特征在于：
所述控制电路包括供电模块和过压保护模块，所述供电模块和过压保护模块均连接输入电压的高电位端，所述供电模块包括限压单元，所述的限压单元的一端连接输入电压的高电位端，限压单元另一端的电压作为控制电路的供电电压；
所述过压保护模块的输入端连接输入电压的高电位端，所述过压保护模块采样输入电压，对采样得到的信号进行比例调节，并将其与相应的过压参考信号进行比较，根据比较结果判断是否发生过压现象。
2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于：所述的比例调节是指根据主功率管的占空比进行调节，使得经比例调节后的信号表征所述开关电源的输出电压。
3.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于：所述过压参考信号由参考信号产生电路产生，所述参考信号产生电路包括过压保护电阻，所述过压保护电阻的电压作为过压参考信号，通过控制流经所述过压保护电阻的电流来确定或调节所述过压参考信号。
4.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于：所述过压参考信号由参考信号产生电路产生，所述参考信号产生电路包括过压保护电阻，通过控制流经所述过压保护电阻的电流来确定或调节所述过压保护电阻上的电压，根据所述过压保护电阻的电压范围，输出所述过压参考信号。
5.根据权利要求4所述的开关电源，其特征在于：所述比例调节由比例调节电路实现，所述比例调节电路包括状态切换模块和滤波模块，所述状态切换模块的输出端与所述滤波模块的输入端连接，所述的状态切换模块接收所述输入电压的采样信号和所述控制电路输出的驱动信号，当所述驱动信号表征主功率管导通时，则所述状态切换模块将所述输入电压的采样信号输出至所述滤波模块，当所述驱动信号表征主功率管断开时，则所述状态切换模块与所述滤波模块的公共端接地，所述滤波模块的输出端电压表征所述开关电源的输出电压。
6.根据权利要求4所述的开关电源，其特征在于：所述控制电路还包括导通时间控制模块，所述导通时间控制模块接收电流参考信号和表征电感电流的第一电压信号，并对二者进行误差处理后产生模拟差值信号，所述模拟差值信号经模数转换模块得到数字差值信号，所述数字差值信号经数字补偿模块得到数字基准信号，所述数字基准信号经数模转换，得到模拟基准信号，所述模拟基准信号与斜坡信号进行比较，输出表征主功率管导通时间的导通控制信号。
7.根据权利要求6所述的开关电源，其特征在于：所述开关电源为集成电路，所述主功率管的第一端设置有漏端引脚，主功率管的第二端设置有电流采样引脚，所述供电模块与输入电压的高电位端的连接端设置有启动引脚，所述过压保护电阻置于片外，并与集成电路的过压保护引脚连接，所述参考信号产生电路与所述过压保护引脚连接。
8.根据权利要求6所述的开关电源，其特征在于：所述开关电源还包括续流管，所述续流管的一端与所述主功率管的第一端连接，所述续流管的另一端与负载连接；在主功率管的第二端连接有采样电阻，所述采样电阻的另一端接地。
9.一种LED驱动电路，其特征在于，包括权利要求1-8任意一种开关电源，输入电源经整流桥对所述开关电源供电，经所述开关电源进行功率转换，以对LED负载供电。
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| CN201821559644.4U CN209419922U (zh) | 2018-09-25 | 2018-09-25 | 一种开关电源及led驱动电路 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109152142A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-04 | 杰华特微电子（杭州）有限公司 | 开关电源及led驱动电路 |
| CN113359008A (zh) * | 2021-06-01 | 2021-09-07 | 长鑫存储技术有限公司 | 测试保护电路及其控制方法、测试电路及芯片测试电路 |
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- 2018-09-25 CN CN201821559644.4U patent/CN209419922U/zh active Active
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