專利名稱：非隔離式ac-dc led驅(qū)動器電流補(bǔ)償電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED驅(qū)動器電流補(bǔ)償電路，尤其是一種非隔離式AC-DCLED驅(qū)動器 電流補(bǔ)償電路。
背景技術(shù)：
在高壓輸入的應(yīng)用中，通常采用降壓變換器用來驅(qū)動LED使之輸出電流恒定，并 希望在不同輸入電壓VIN和不同的LED輸出電壓的情況下得到一個(gè)恒定的LED電流。由于 輸入電壓高達(dá)幾百伏，使得功率管16的控制以及電流的采樣14受到限制。圖1是一種常 用的降壓調(diào)節(jié)器的電路示意圖，包括啟動降壓電阻10，輸入濾波電容11，控制芯片13，頻率 設(shè)定電阻15，二極管18，功率M0S管16，電感17，采樣電阻14，以及LED負(fù)載19和輸出濾波 電容20。該電路采用峰值電流控制方法?？刂菩酒?3內(nèi)部產(chǎn)生一固定頻率的時(shí)鐘信號，時(shí) 鐘信號的每一個(gè)上升沿將開關(guān)16打開，這樣加在電感17兩端的電壓為= VIN-VLED*n', 其中n’為LED個(gè)數(shù)。由于Vra>0，于是電感電流L開始上升。電感電流L通過采樣電阻 14轉(zhuǎn)換成電壓信號饋入控制芯片13，當(dāng)電阻14上的電壓達(dá)到控制芯片13內(nèi)部設(shè)定值時(shí)將 功率M0S管16關(guān)閉。電感17的電流通過續(xù)流二極管18流向Vin。由于功率M0S管16關(guān) 斷期間電感17兩端的電壓近似為= -VLED*n < 0’，因此電感17電流將逐漸減小。下一 個(gè)時(shí)鐘上升沿到來時(shí)重新打開功率M0S管16，這樣的周期不斷重復(fù)。由于電感17于LED負(fù) 載19串聯(lián)在一起，所以LED的電流與電感電流相同，電流大小隨時(shí)間變化如圖2所示。通過控制電感17的峰值電流使得LED負(fù)載19的峰值電流(IP)保持恒定，并根據(jù) LED負(fù)載19的個(gè)數(shù)設(shè)計(jì)振蕩器的頻率和電感的大小，使LED負(fù)載19的紋波電流(I,ipple)保 持一定的值，從而得到恒定的LED平均電流Ia= Ip-Iripple/2(1)然而LED負(fù)載19的紋波電流(Iripple)跟輸入電壓VIN、輸出電壓(LED個(gè)數(shù))、振蕩 器頻率以及電感17的取值有關(guān) 要想保持固定的紋波，電感17的值就需要根據(jù)輸入電壓和輸出電壓來改變，否則 就不能得到恒定的LED電流值，如圖2所示。對于這樣的峰值電流控制方法，即便輸入電網(wǎng) 電壓變化不大，一種設(shè)計(jì)方案只能驅(qū)動固定個(gè)數(shù)的LED (輸出電壓)。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提出一種峰值電流補(bǔ)償控制方法和電路，使得峰值電流控 制的LED驅(qū)動器在不同的輸入電壓范圍以及驅(qū)動不同數(shù)量LED的條件下保持恒定的LED電 流，從而使LED的亮度保持不變。該發(fā)明在峰值電流控制的基礎(chǔ)上，根據(jù)輸入電壓和輸出 LED的個(gè)數(shù)對峰值電流進(jìn)行補(bǔ)償，從而使流過LED的平均電流保持恒定。


下面，參照附圖，對于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員而言，從對本發(fā)明的詳細(xì)描述中，本 發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。圖1是一種常用的降壓結(jié)構(gòu)電路圖；圖2是未補(bǔ)償時(shí)LED電流波形圖；圖3是本發(fā)明采用的峰值電流補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)方法的電路示意圖；圖4是經(jīng)過補(bǔ)償后的LED電流波形圖；圖5是圖3中的輸入電壓檢測電路的電路圖；圖6是圖3中的占空比檢測電路具體電路圖；圖7是圖3中加法電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式圖3是本發(fā)明所采用峰值電流補(bǔ)償?shù)碾娐肥疽鈭D。該電路包括輸入電壓檢測電路31、占空比檢測電路32、加法電路33和控制電路34 組成，在圖5 7中分別給出各個(gè)電路的具體組成。圖5是圖3中的輸入電壓檢測電路的電路圖，由電阻R51和R52串聯(lián)形成一電阻 網(wǎng)絡(luò)，通過選擇合適比例的電阻值，該輸入電壓檢測電路31產(chǎn)生k*Vin信號，以滿足檢測所 需要的電壓，該所獲輸入電壓變化的信號k*Vin將和在加法電路33中相加，以控制峰值 電流的基準(zhǔn)隨輸入電壓的升高而升高。圖6是圖3中占空比檢測電路的具體電路圖，該檢測電路包括兩個(gè)并連的開關(guān)T1 和T2組成傳輸門100和200，其中開關(guān)T1 一個(gè)傳輸門的輸入連接到V,ef，開關(guān)T2的一個(gè)傳 輸門的輸入連接到GND，控制信號D和萬分別送入兩個(gè)開關(guān)T1和T2的兩輸入端，兩開關(guān)T1 和T2的輸出端均連接濾波器300的輸入端，該濾波器300為一 RC濾波器，用于將檢測出的 占空比信號變成直流信號。在圖6的電路中，當(dāng)控制信號D為1時(shí)，萬為0，傳輸門100傳遞VMf電壓到輸出。 當(dāng)控制信號D為0時(shí)，萬為1，傳輸門200傳遞0電壓到輸出。通過濾波電路300將輸出信 號轉(zhuǎn)換成直流電壓信號，這樣就完成了對D的檢測并實(shí)現(xiàn)了 D*Vref信號。其中占空比信號D是根據(jù)PWM信號的占空比產(chǎn)生 該控制信號D用以補(bǔ)償峰值電流的值。然后根據(jù)對輸入電壓VIN的采樣再次補(bǔ)償 LED的峰值電流，使得平均電流Ia = Ip*-Iripple/2隨著輸入電壓VIN變化和LED個(gè)數(shù)的變化 保持在恒定的值。圖7是圖3中加法電路33的示意圖，該電路采用了一運(yùn)算放大器23，由輸入電壓 檢測電路31產(chǎn)生的k*Vin信號，占空比檢測電路21提供的D*VMf信號，和參考電壓信號Vref 信號分別通過三個(gè)電阻21、電阻22、電阻25送入該運(yùn)放23的輸入端進(jìn)行疊加，疊加后k*Vin 和加到原來的基準(zhǔn)電壓上，得到最終設(shè)定峰值電流的基準(zhǔn)VMf。s。8卩，最后0科％和\^在加法器23中相加，可以得到補(bǔ)償后的基準(zhǔn)電壓Vref_cs = VrefX (1+D)(4)
以補(bǔ)償紋波電流變化引起的LED平均電流的變化。通過以上兩個(gè)補(bǔ)償，得到峰值電流基準(zhǔn)Vref cs = VrefX (1+D)+KXVin (5)補(bǔ)償后的峰值電流
圖4給出了補(bǔ)償之后的LED電流波形，這種補(bǔ)償?shù)姆逯惦娏骺刂品椒ǎ沟肔ED 的平均電流在很寬的輸入電壓范圍以及不同LED的個(gè)數(shù)的情況下保持恒定。在圖4中， LED的平均電流等于峰值電流減去紋波電流，本發(fā)明的思路是根據(jù)不同的LED的紋波電流 (UPPJ，改變不同的峰值電流IP*，紋波電流的大小為
在本發(fā)明中，占空比信號D同時(shí)采樣占空比信號D和輸入電壓VIN補(bǔ)償開關(guān)16開 通時(shí)電感17的峰值電流實(shí)現(xiàn)對不同輸入電壓和不同LED電壓下LED電流的補(bǔ)償。由于LED的平均電流僅由峰值電流Ip 和紋波電流Iripple決定，穩(wěn)定情況下LED的 平均電流可表示為 其中，---^是受控制器13控制的。若VIN不變，當(dāng)LED電壓變化時(shí)
占空比信號D發(fā)生變化，控制器根據(jù)占空比信號D的變化自動調(diào)整采樣電阻14上的峰值電 壓調(diào)整電感的峰值電流Ip，保證LED電流不變。同樣，若LED電壓固定不變，當(dāng)VIN變化 時(shí)占空比信號D變化導(dǎo)致變化，控制器13根據(jù)VIN和控制信號D調(diào)整Ip。使LED電流 維持不變。本發(fā)明除了應(yīng)用于非隔離式AC/DC控制的LED驅(qū)動，同樣也適用于隔離式AC/DC 開關(guān)電源LED驅(qū)動系統(tǒng)。對于AC/DC開關(guān)電源LED驅(qū)動系統(tǒng)來說，一般只能檢測開關(guān)導(dǎo)通 的電流，而對于開關(guān)關(guān)斷的時(shí)候，只能通過計(jì)算得到。對于隔離式開關(guān)電源LED驅(qū)動系統(tǒng)，
要實(shí)現(xiàn)LED恒流輸出，首先保證變壓器原邊的恒流，輸入能量=^xLxip2然后根據(jù)能量
守恒的原理，保證輸出恒功率。但是由于不同輸入電壓條件下，系統(tǒng)延時(shí)不同，就需要對峰 值電流ip進(jìn)行補(bǔ)償。前面提供了對較佳實(shí)施例的描述，以使本領(lǐng)域內(nèi)的任何技術(shù)人員可使用或利用本 發(fā)明。對這些實(shí)施例的各種修改對本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員是顯而易見的，可把這里所述的總 的原理應(yīng)用到其他實(shí)施例而不使用創(chuàng)造性。因而，本發(fā)明將不限于這里所示的實(shí)施例，而應(yīng) 依據(jù)符合這里所揭示的原理和新特征的最寬范圍。
權(quán)利要求
非隔離式AC-DC LED驅(qū)動器電流補(bǔ)償電路，包括輸入電壓檢測電路、占空比檢測電路、加法電路和控制電路，其特征在于，所述占空比檢測電路包括兩并連的第一、第二開關(guān)組成兩傳輸門，其中第一開關(guān)的傳輸門的輸入端連接一參考電壓，第二開關(guān)的傳輸門的輸入端接地，兩開關(guān)的輸出端均連接一濾波器的輸入端；所述加法電路的輸入端分別與所述輸入電壓檢測電路的輸出端、占空比檢測電路的輸出端和所述參考電壓相連，獲得一峰值電流基準(zhǔn)電壓；所述控制電路的輸入端連接所述加法電路的輸出端，所述控制電路的一輸出端連接所述占空比檢測電路的一輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非隔離式AC-DCLED驅(qū)動器電流補(bǔ)償電路，其特征在于，所述 輸入電壓檢測電路包括一個(gè)穩(wěn)壓二極管連接到由一電阻網(wǎng)絡(luò)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非隔離式AC-DCLED驅(qū)動器電流補(bǔ)償電路，其特征在于，所述 電阻網(wǎng)絡(luò)由連接到穩(wěn)壓二極管的正端和地之間的多個(gè)串并聯(lián)電阻組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的非隔離式AC-DCLED驅(qū)動器電流補(bǔ)償電路，其特征在于， 所述加法電路包括一個(gè)三輸入端的運(yùn)算放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非隔離式AC-DCLED驅(qū)動器電流補(bǔ)償電路，其特征在于，送入 第一、第二開關(guān)的一占空比信號和反相的所述占空比信號，是根據(jù)PWM信號的占空比產(chǎn)生D= n ^LED其中，VIN為輸入電壓，為LED上的電壓，所述控制信號D用以補(bǔ)償峰值電流的值，所 述n，為LED個(gè)數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非隔離式AC-DCLED驅(qū)動器電流補(bǔ)償電路，其特征在于，所述 濾波器為RC濾波器，用于將檢測出的占空比信號變成直流信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非隔離式AC-DCLED驅(qū)動器電流補(bǔ)償電路，其特征在于，所述 控制電路包括一比較器和一鎖存器，所述占空比檢測電路的輸出端連接所述比較器的一輸 入端，所述比較器的另一輸入端與負(fù)載的電壓相連，所述比較器的輸出端連接所述鎖存器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非隔離式AC-DC LED驅(qū)動器峰值電流補(bǔ)償方法，使得峰值電流控制的LED驅(qū)動器在不同的輸入電壓范圍以及驅(qū)動不同數(shù)量LED的條件下保持恒定的LED電流，從而使LED的亮度保持不變。該發(fā)明在峰值電流控制的基礎(chǔ)上，根據(jù)輸入電壓和輸出LED的個(gè)數(shù)對電流峰值進(jìn)行補(bǔ)償，從而使流過LED的平均電流保持恒定。
文檔編號H02M7/23GK101877922SQ20091005047
公開日2010年11月3日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者關(guān)彥青, 王磊, 胡黎強(qiáng), 黃家樂 申請人:華潤矽威科技(上海)有限公司